Evaluación de la toxicidad y de la bioacumulación del Cu en un cultivo acumulador (Lactuca sativa L.) y otro no-acumulador (Solanum lycopersicum L.) en suelos agrícolas mediterráneos representativos, como base para la propuesta de estrategias de gestión

Resumen

Las principales conclusiones de la presente Tesis son: 1. Los valores de toxicidad establecidos para los diferentes suelos cultivados con lechuga de las diferentes regiones agrícolas mediterráneas consideradas abarcaron rangos similares, siendo de 8 a 752 mgCu/kg en la región española y de 49 a 728 mgCu/kg en la australiana. En ambos casos, el valor máximo se obtuvo para el suelo con el mayor pH y el mayor contenido en arcilla, independientemente del tipo de suelo. Por tanto, estas dos propiedades edáficas son muy relevantes a la hora de analizar y evaluar la movilidad y la disponibilidad del Cu en el suelo. La diferencia entre los valores máximos obtenidos para cada área se puede deber al mayor contenido en materia orgánica que presenta el suelo de la región española, lo que aumenta ligeramente su capacidad de retención 2. Los valores de toxicidad establecidos para los suelos de la región mediterránea española con los cultivos considerados en esta Tesis mostraron una diferencia significativa entre cultivos en términos de tolerancia y respuesta tóxica. Según se ha comentado en el punto anterior, para la lechuga, los valores variaron entre 8 y 752 mgCu/kg, mientras que para el tomate entre 33 y 1697 mgCu/kg. Un análisis más en profundidad de estos resultados nos indica que, para la EC10, los valores obtenidos para tomate son casi el doble de los obtenidos para lechuga en todos los suelos; y que para la EC50, el valor mínimo obtenido es muy parecido al máximo obtenido para lechuga. Estos valores muestran claramente un comportamiento diferencial entre cultivos, mostrando al tomate como un cultivo más tolerante que la lechuga a los suelos contaminados por Cu. Por otro lado, el análisis de la influencia de las diferencias propiedades edáficas sobre la producción de biomasa de ambos cultivos mostró similitudes en cuanto a las propiedades más relevantes. En ambos casos, el contenido en materia orgánica, el contenido en arcilla y la capacidad de intercambio catiónico fueron las propiedades más influyentes en la dinámica del Cu en el suelo. 3. El análisis de la bioacumulación de Cu en lechuga señaló importantes diferencias entre ambas regiones mediterráneas. Sin embargo, es importante señalar que la comparación fue difícil debido al intenso efecto tóxico que mostraron las lechugas cultivadas en la zona mediterránea australiana. En los suelos de esta región, se dejó de producir biomasa en dosis más bajas que en caso de los suelos mediterráneos españoles, por lo que la comparación en relación a valores y tasas de absorción fue complicada. En ambas áreas, el contenido en Cu en las partes comestibles del cultivo aumentó a medida que también aumentaba la concentración en suelo. Sin embargo, no se pudo extraer un patrón común debido a los limitados datos disponibles sobre los suelos y cultivos australianos. Por otro lado, los análisis de correlación entre el contenido en Cu y las propiedades del suelo mostraron resultados similares entre ellos y con los relativos a la producción de biomasa. En este caso, pH, salinidad y contenido en arena favorecieron la absorción del Cu por parte de este cultivo, mientras que el contenido en materia orgánica y el contenido en arcilla tuvieron el efecto contrario. 4. La comparación entre cultivos cultivados en suelos agrícolas de la región mediterránea española en términos de bioacumulación mostró diferencias significativas entre ellos. Tallos y hojas de ambos cultivos acumularon cantidades similares de Cu en las diferentes dosis, aunque la concentración en el caso de las lechugas estuvo siempre por encima de aquella determinada para tomate. Sin embargo, los resultados más relevantes se obtuvieron al analizar la concentración de Cu en la parte comestible del cultivo. Mientras que para la lechuga, el contenido en Cu en dicha parte del cultivo aumentó conforme lo hacía también la concentración en Cu en el suelo, para el tomate, en contenido en la parte comestible se mantuvo constante en todas las dosis y suelos ensayados para los que se obtuvieron frutos. 5. Los resultados de bioacumulación en la parte comestible de la lechuga y tomate obtenidos para las dos regiones agrícolas mediterráneas consideradas solo permitieron establecer el umbral crítico para las lechugas cultivadas en los suelos agrícolas mediterráneos españoles. Estos umbrales (1975 mgCu/kg para Rojales, 8697 mgCu/kg para Sollana, 30817 mgCu/kg para Nules) mostraron que el estándar de calidad establecido en la legislación española vigente es demasiado restrictivo para los suelos no salinos mientras que es demasiado permisivo para el caso de los salinos. 6. La concentración máxima de Cu establecida en la legislación identificada (Codex 1998, McLaughlin et al. 2000) sólo fue excedida en el caso del cultivo de la lechuga cultivada en el suelo salino de la región mediterránea española, y tras la dosis cuarta. Así pues, se debe prestar especial atención a aquellos suelos salinos con concentraciones elevadas (>1647.5 mgCu/kg), ya que algunos cultivos no deberían de ser cultivados debido a los riesgos sanitarios asociados. 7. Las propiedades edáficas son muy relevantes e influencian de manera significativa la movilidad y biodisponibilidad del Cu en suelo. Esta influencia depende principalmente del pH de suelo. En suelos básicos (pH>7), el contenido en materia orgánica y el contenido en arcilla reducen esta movilidad a través de procesos de adsorción, mientras que la salinidad y el contenido en arena favorecen la absorción de este metal por la plantas. En suelos ácidos (pH<7), el efecto de un bajo pH, es decir, de favorecimiento de la movilidad, es mucho más relevante y significativo que aquél de cualquier otra propiedad. 8. El análisis del efecto de Cu y su interacción con las propiedades del suelo sobre la producción de biomasa y sobre la bioacumulación de Cu en las diferentes partes de las plantas de lechuga y tomate indicó que el estándar de calidad del suelo español no es válido desde ninguno de los dos puntos de vista para todos los suelos agrícolas ensayados. Así pues, los estándares de calidad del suelo para suelos contaminados por metales pesados se deberían establecer teniendo en cuenta la influencia de las diferentes propiedades edáficas sobre la movilidad y biodisponibilidad del metal. Para el caso concreto del Cu, las propiedades que se deberían considerar son: pH, contenido en materia orgánica, contenido en arcilla, contenido en arena y salinidad. 9. Para los cultivos considerados en esta Tesis, el efecto más relevante se produjo a nivel de producción de biomasa. Por tanto, esta es la perspectiva que se debe considerar para establecer estándares de calidad del suelo adecuados. 10. El tomate mostró un potencial fitorremediador importante, extrayendo y acumulando Cu no sólo en suelos con concentraciones de este metal bajas o medias sino también en altas concentraciones (>1700 mgCu/kg), y mostrando en todas esas una tasa de translocación hacia la parte comestible muy baja. Sin embargo, los tomates cultivados en suelos con concentraciones elevadas de Cu experimentaron una importante reducción de biomasa. Por eso, es necesario encontrar un adecuado equilibrio entre estos dos aspectos, para poder proponer este cultivo como alternativa de fitorremediación en las condiciones edáficas adecuadas. 11. La fluorescencia de rayos X portátil (P-XRF) ha demostrado ser una técnica adecuada para llevar a cabo el screening y la evaluación primaria de áreas contaminadas por Cu. La aplicación de esta novedosa técnica parece más adecuada para analizar muestras inorgánicas, debido a su mejor ajuste en los modelos de regresión calculados, aunque mostró buen potencial para el caso de matrices orgánicas, a falta de más experimentos. 12. La determinación del contenido de Cu en matrices orgánicas a través del P-XRF debe incluir un adecuado pretratamiento de las muestras que reduzca las limitaciones introducidas por los efectos de matriz y de método.