Tesis:
Influencia de las condiciones climáticas en el banco de semillas del suelo y en la flora arvense emergida en un sistema de rotación cerealista de secano en dos localidades diferentes
- Autor: GANDÍA TOLEDANO, María Luisa
- Título: Influencia de las condiciones climáticas en el banco de semillas del suelo y en la flora arvense emergida en un sistema de rotación cerealista de secano en dos localidades diferentes
- Fecha: 2022
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS
- Departamentos: PRODUCCION AGRARIA
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/71515/
- Director/a 1º: SANTÍN-MONTANYÁ, María Inés
- Director/a 2º: MONTE DÍAZ DE GUEREÑU, Juan Pablo del
- Resumen: El término “banco de semillas del suelo” se utiliza para definir el reservorio constituido por todas las semillas, frutos y fragmentos de fruto viables (es decir, con capacidad de germinar) presentes en el suelo o sobre su superficie con capacidad para regenerar la comunidad vegetal en diferentes periodos de tiempo dependiendo de si las semillas se encuentran durmientes o no. Representa la flora potencial de un lugar y es particularmente importante en hábitats profundamente perturbados como los agroecosistemas, siendo la causa de las sucesivas reinfestaciones de los cultivos. La composición del banco de semillas y de la flora real están condicionados por los factores edafo climáticos, así como por el manejo del cultivo y del suelo. Conocer su composición y su dinámica son aspectos claves para la gestión de los cultivos y para la evaluación del posible éxito o fracaso de las técnicas de control implementadas. El objetivo general de la presente Tesis es conocer el efecto de las condiciones medioambientales y de manejo sobre los bancos de semillas y la flora real arvense de dos agroecosistemas cerealistas mediterráneos situados en el centro y sur peninsular. El material objeto de análisis de este trabajo se obtuvo a partir de muestras del banco de semillas de los ensayos de Madrid y de Sevilla durante un periodo de 3 años. El estudio de la evolución de los bancos de semillas y de la flora real se llevó a cabo en función de las condiciones meteorológicas (reflejadas por los años), las condiciones edáficas (representadas por las localidades) y 4 rotaciones distintas. La cuantificación del banco de semillas del suelo se realizó mediante las metodologías de extracción y germinación. Paralelamente, se cuantificó e identificó la flora real y se analizó la correlación existente entre ambas poblaciones (flora potencia y flora real). Además, se evaluó la incidencia, sobre la evolución de la densidad y biodiversidad en ambas poblaciones, de las variables año, localidad y cultivo. Completando estos estudios con un análisis de la similaridad de las poblaciones y un análisis de redes, que proporcionó la integración global, de forma gráfica, de todas las variables estudiadas, y su evolución en el tiempo, tanto en el banco de semillas como en la flora real. Los resultados obtenidos en la cuantificación de semillas del suelo mediante las metodologías de extracción y germinación, mostraron diferencias significativas de tipo cuantitativo pero no de tipo cualitativo, recomendándose la metodología de germinación en estudios relacionados con la flora real, o a corto-plazo, y el de extracción en estudios de resiliencia de las poblaciones. Los factores que generan estas diferencias incluyen las características morfológicas de las semillas o frutos, así como la existencia de mecanismos de dormición, afectados por las condiciones medioambientales. La flora potencial y flora real al inicio del ensayo, se vieron muy afectadas por la intensidad del manejo inmediatamente anterior al inicio de los experimentos. Dicha intensidad de manejo, también condicionó la dinámica tanto del banco de semillas como de la flora en sentido inverso en las dos localidades de estudio, en función del tiempo, en un caso disminuyendo (Madrid) y en otro aumentando (Sevilla). En relación a la incidencia de la climatología, se detectaron comportamientos con diferencias significativas en las poblaciones, densidades e índices de biodiversidad (índices de Shannon, Simpson, Pielou y Margalef) en función de la localidad y de la rotación. Con relación a los cultivos, en las condiciones en las que se han desarrollado los ensayos; el análisis de los datos demuestra que el cultivo que más incidió en el control de malas hierbas fue en ambos casos el de cebada seguido, en función de la localidad, de trigo (Madrid) y colza (Sevilla). Todos los datos obtenidos se integraron para el análisis de similaridad (índices de Jaccard y Sorensen), observándose la evolución en el tiempo de la relación entre flora real y flora potencial. Aunque se observó una relación muy pobre, aumentó con el paso del tiempo si bien existieron diferencias significativas entre localidades. En Madrid, la similaridad entre la flora potencial y real fue inferior a la observada en Sevilla. Para concluir el estudio el análisis de redes mostró las relaciones multifactoriales establecidas en la distribución de las especies tanto del banco de semillas como de la flora real. Complementando los aspectos científicos de esta Tesis Doctoral, se desarrolló un equipo para aumentar la eficiencia del proceso de extracción de semillas, en la actualidad presentado como solicitud de patente industrial. ----------ABSTRACT---------- The term "soil seed bank" is used to define the reservoir consisting of all viable seeds, fruits and fruit fragments (with ability to germinate) present in or on the soil, and with the capacity to regenerate the plant community in different time periods depending on whether the seeds are dormant or not. It represents the potential flora of a site, and is particularly important in deeply disturbed habitats such as agroecosystems, being the cause of successive crop re-infestations. The composition of the seed bank and the “emerging flora” are conditioned by soil and climatic factors, as well as by crop and soil management. Knowing their composition and dynamics are key aspects for crop management and for evaluating the possible success or failure of any control techniques implemented. The general objective of this Thesis is to determine the effect of environmental and management conditions on seed banks, and the emerging flora of two Mediterranean cereal agroecosystems located in the centre and south of the Iberian Peninsula. The material to be analysed in this work was obtained from seed bank samples from Madrid and Seville trials, over a period of 3 years. The study of the evolution of the seed banks and the emerging flora was carried out according to the meteorological conditions (reflected by the years), the edaphic conditions (represented by the localities) and 4 different rotations. Quantification of the soil seed bank was carried out using extraction and germination methodologies. At the same time, the emerging flora was quantified and identified and the correlation between both populations (potential and emerging flora) was analysed. In addition, the incidence of the variables year, locality and crop on the evolution of density and biodiversity, in both populations, was evaluated. These studies were completed analysing the similarity of the populations and a network analysis, which provided the global integration, in a graphic way, of all the variables studied, and their time evolution both in the seed bank and in the emerging flora. The results obtained from the quantification of soil seed banks using the extraction and germination methodologies showed significant differences (quantitative in terms of seed density) and not qualitative (in terms of species number). As a result, the germination methodology is recommended for studies related to the emerging flora, or in the short term, and the extraction methodology in resilience studies of populations. Factors that generate these differences include the morphological characteristics of the seeds or fruits, as well as the existence of dormancy mechanisms affected by environmental conditions. The potential and emerging flora at the beginning of the trials were strongly affected by the intensity of management immediately prior to their start point. This management intensity also conditioned the dynamics of both the seed bank and the flora, which were the opposite in the two sites, depending on the time, in one case decreasing (Madrid) and in the other increasing (Seville). In relation to the climatic influence, significant differences were detected in the populations, densities and biodiversity indices (Shannon, Simpson, Pielou and Margalef indices) depending on the year, the locality and the rotation. With regard to the crops, under the conditions in which the trials were carried out, the analysis of the data showed that the crop with the greatest impact on weed control, in both cases, was barley, followed by wheat (Madrid) and rapeseed (Seville), depending on the locality. All data obtained were integrated for similarity analysis (Jaccard and Sorensen indices), observing the changes in the relationships between emerging flora and potential flora over time. Although, a very poor relationship was observed, it increased over time, with significant differences between localities. In Madrid, the similarity between potential and emerging flora was lower than in Seville. To conclude the study, network analysis showed all multifactorial relationships between the species distribution in the seed bank and the emerging flora. Adding to the scientific aspects of this Doctoral Thesis, an equipment was developed to increase the efficiency of the seed extraction process, which is currently being presented as an industrial patent application.