Ecotoxicidad de suelos contaminados por elementos traza sobre el crecimiento, la nutrición en fósforo y los rasgos de las raíces de la planta energética Silphium perfoliatum

Abstract

[ES] El creciente uso el uso de energía fósil ha contribuido en gran medida a la emisión de dióxido de carbono a la atmosfera y, por lo tanto, a cambios globales relacionados como el efecto invernadero, la acidificación de los suelos o la contaminación de las aguas subterráneas. Hoy en día, la reducción del consumo de combustibles fósiles mediante el uso de energías limpias y renovables utilizando biomasa vegetal surge como una solución prometedora para mitigar el impacto medioambiental. A pesar de su contribución a un entorno más sostenible, los cultivos energéticos han sido ampliamente cuestionados por entrar en competición con aquellos con fines alimentarios, aumentando la presión sobre la tierra arable y con ello, incrementando el precio de los alimentos. La asociación de cultivos energéticos con la fitorremediación de suelos contaminados por elementos traza (ET) en terrenos industriales urbanos podría constituir una alternativa más sostenible para paliar el desplazamiento de los cultivos para la obtención de energía y, al mismo tiempo, aumentar el rendimiento económico de dichas tierras. Sin embargo, el éxito de esta estrategia requiere la selección adecuada de plantas de alto rendimiento que puedan tolerar la baja fertilidad y los elementos altamente tóxicos. Este proyecto se centra en la evaluación del potencial fitoremediador de ET de un cultivo perenne, Silphium Perfoliatum. Se desarrollará un experimento en macetas en invernadero, con el fin de entender la contribución de los rasgos funcionales en la tolerancia a la toxicidad por TE. Se examinará la producción de biomasa, el contenido mineral de las hojas (P, Ca, K), la morfología de las raíces, la exudación movilizadora de P y varios biomarcadores de estrés oxidativo en las raíces y hojas de plantas de 6 semanas de edad cultivadas en suelos contaminados con ET y de control. Entender cómo la contaminación del suelo afecta a rasgos específicos relacionados con las estrategias de adquisición de nutrientes es necesario para descifrar las interacciones planta-ET y puede ayudar a predecir el potencial de los cultivos energéticos para su aplicación in situ.

[EN] The increased use of fossil energy has largely contributed to carbon dioxide emission in atmosphere and related global changes such as greenhouse effect, soil acidification or ground water pollution. Nowadays, reducing fossil fuels consumption with clean and renewable energy sources using plant biomass emerges as a promising solution to mitigate environmental impacts. Despite their contribution to a greener environment, bioenergy crops cultivated on agricultural soil have been widely questioned for engaging competition between food crops and pressure on arable land, therewith, raising the price of food. Combining energy crop culture with phytoremediation of trace element (TE) polluted soils in urban industrial wasteland could constitute a more sustainable alternative to alleviate displacing crops for energy and, at the same time, increase the economic return on such lands. However, the success of this strategy requires the proper selection of high yielding plants that can tolerate low fertility and highly toxic elements. This research focuses on the evaluation of the TE phytoremediation potential of a perennial crop Silphium Perfoliatum. A greenhouse pot experiment will be carried out to understand the contribution of functional traits in tolerance to TE toxicity. Biomass production, leaf mineral contents (P, Ca, K), root morphology, P mobilizing exudation and several oxidative stress biomarkers will be examined in the roots and leaves of 6-week-old plants grown on TE-contaminated and control soils. Understanding how soil contamination affects specific traits related to nutrient acquisition strategies is necessary for deciphering plant¿TE interactions and may help to predict the potential energy crops for in situ application.