El uso intensivo de herbicidas en suelos de la región Pampeana plantea una preocupante situacióon ambiental. Sin embargo, no hay información sobre los efectos adversos de estos agroquímicos sobre los procesos biológicos del suelo en los agroecosistemas de la región. En esta tesis se evaluaron los impactos de tres herbicidas de uso extendido (glifosato, ácido 2,4-diclorofenoxiacetico [2,4-D] y metsulfuron-metil) sobre las comunidades microbianas de suelos, con un enfoque metodológico integrador. Se recolectaron tres diferentes tipos de suelos (Haplustol tıpico, Paleustol petrocálcico, Argiudol típico) en establecimientos agrícolas ubicados en el sur de la provincia de Buenos Aires, con historia de exposición a los herbicidas. Se estudiaron los efectos de corto plazo sobre la microbiota tras la aplicación de diferentes dosis de herbicidas en microcosmos de suelo. La actividad microbiana se evaluó midiendo la liberación de CO2 del suelo y actividades enzimáticas (deshidrogenasas [DHA] e hidrólisis de fluoresceína [FDA]). También se determinó número de bacterias (bacterias aerobias heterótrofas cultivables [AHB]), biomasa activa (respiración inducida por sustrato [SIR]) y riqueza funcional (utilizacion de sustratos carbonados). El metsulfurón-metil tuvo efectos mínimos sobre la comunidad microbiana, afectando solo la respiración en un suelo con pH ligeramente alcalino. Con las dosis mas bajas utilizadas de glifosato y 2,4-D se observaron efectos agudos, transitorios y reversibles, sobre la actividad microbiana, la biomasa activa, la abundancia de bacterias y la riqueza metabólica. Las técnicas actuales para obtener un rápido patron de utilización de sustratos carbonados de las comunidades microbianas de suelos (i.e., community-level physiological profiling o CLPP) dan una visión limitada y parcial de la estructura de las comunidades, con escasa relación con las actividades que estas llevan a cabo in situ. En esta Tesis se optimizó un método alternativo de CLPP, basado en la detección fluorométrica de consumo de oxígeno en el sistema de microplaca BD Oxygen Biosensor System (BDOBS). Este dispositivo permite la incubación de suspensiones de suelo densas y ofrece la capacidad de manipular los factores experimentales (i.e. adicion de nutrientes y sustratos, agregado de inhibidores selectivos, etc.). El análisis BDOBS-CLPP de microcosmos de suelos tratados con 2,4-D y glifosato mostro cambios mínimos en la utilización de sustratos en las comunidades microbianas. Con el sistema BDOBS se detecto la degradación aeróbica del 2,4-D en un suelo tratado experimentalmente, mientras que en los microcosmos tratados con glifosato no se verificó degradación. El análisis de tolerancia de la comunidad microbiana inducida por polución (PICT) en un suelo con historia de exposición al 2,4-D revelo que este suelo alberga una microbiota tolerante al herbicida. En consecuencia, la población degradadora aumento luego de la adición del herbicida al suelo y se aislaron bacterias degradadoras capaces de utilizar el herbicida como unica fuente de carbono y energía. Estos aislamientos se identificaron como Cupriavidus necator, portadores de genes de degradación posiblemente homólogos a los encontrados en C. necator JMP134, el organismo en el que mas se ha estudiado la degradación del 2,4-D. En conclusión, estos herbicidas no tuvieron efectos considerables sobre la microbiota de suelos agrícolas que han tenido una exposición previa a los agroquímicos. / The intensive use of herbicides in agricultural soils of the Pampas region is a matter of environmental concern. However, information on the side-effects of agrochemicals on biological processes is scarce. This thesis dealt with the impacts of three widely used, post-emergence herbicides (glyphosate, 2,4dichlorophenoxyacetic acid (2,4D) and metsulfuron-methyl) on soil microbial communities, by an integrated methodological approach. Three different types of soils (Typic Haplustoll, Petrocalcic Paleustoll, Typic Argiudoll) were collected from agricultural fields located in the south of the province of Buenos Aires, with reported history of herbicide application. Short-term effects on microbial communities after treatment with different doses of the herbicides were studied in soil microcosms. Microbial activity was examined by CO2-evolution and enzyme activities (dehydrogenase activity [DHA] and fluorescein diacetate [FDA] hydrolysis); bacterial numbers (culturable aerobic heterotrophic bacterial [AHB]), active biomass (substrateinduced respiration (SIR)) and functional richness (carbon sources utilization) were also assessed. Metsulfuron-methyl had the least pronounced effects on soil microbial community, with only minor detectable effects on CO2 evolution in a soil with relatively high pH. Short-term, reversible effects on microbial activity, active biomass, bacterial abundance and functional richness were observed with low rates of 2,4D and glyphosate. Current approaches for rapid assessment of carbon source utilization by whole soil communities (i.e., community-level physiological profiling or CLPP) provide a limited, biased view of microbial community structure with little connection to in situ activities. In this Thesis an alternative CLPP approach based upon fluorometric detection of oxygen consumption in the microtiter platform BD Oxygen Biosensor System (BDOBS) was optimized. This tool allows the incubation of thick soil suspensions together with flexible manipulation of experimental factors (i.e. nutrient and substrates amendments, selective inhibitors, etc.). The BDOBS-CLPP of soil microcosms treated with low rates of 2,4-D and glyphosate showed minor changes in substrates utilization by microbial communities. Significant aerobic degradation was detected in 2,4-D-treated soils with the BDOBS, but not in glyphosate-amended microcosms. Pollution-induced community tolerance (PICT) testing of a soil with history of exposure to 2,4-D revealed that this soil harbors an herbicidetolerant microbial community. Accordingly, the 2,4-D-degrader population increased after herbicide addition to soil, and degrading bacteria were isolated that used it as the only C and energy source. These isolates were identified as Cupriavidus necator, carrying degrading genes most likely homologous to the ones found in C. necator JMP134, the model organism for 2,4-D degradation. To conclude, these herbicides exerted no major effects on microbial communities of agricultural soils that had been previously exposed to these agrochemicals.

La contaminación de los suelos agrícolas en el valle del Mantaro, está afectando a los diferentes cultivos, y requiere el análisis de técnicas alternativas para su remediación que sean factibles para los diferentes productores de nuestra zona. Durante el periodo de enero a marzo del año 2014, se instaló un experimento en el distrito El Mantaro, con los objetivos de (i) determinar el efecto de los niveles de estiércol de lombriz (EL) y CaCO3 en la biodisponibilidad de plomo (Pb), cadmio (Cd) y cromo (Cr) y en el crecimiento de la planta de maíz, en un suelo representativo del distrito, y (ii) determinar la correlación entre las enmiendas orgánicas e inorgánicas y la biodisponibilidad de plomo (Pb), cadmio (Cd) y cromo (Cr) en un suelo representativo del distrito El Mantaro. Los tratamientos fueron: EL (2%), EL (4%), CaCO3 (2%), CaCO3 (4%), EL (2%) + CaCO3(2%) y EL (4%) + CaCO3(4%), dispuestos en un Diseño Experimental Completamente al Azar con 7 tratamientos (incluyendo un testigo) y 3 repeticiones, utilizando el maíz (Zea mays) var. San Jerónimo, como planta indicadora. El suelo del experimento fue caracterizado en su capa superior, en sus propiedades físico-químicas antes de su instalación. Se evaluó el contenido total de plomo, cadmio y cromo en cada uno de los tratamientos así como altura de planta y peso de materia seca de la parte aérea del cultivo de maíz. Las conclusiones fueron: Los niveles de estiércol de lombriz y CaCO3 disminuyeron la biodisponibilidad de plomo y cadmio en el suelo del distrito El Mantaro. La biodisponibilidad de cromo total del suelo en el distrito de El Mantaro, no fue influenciada. El cultivo de maíz presentó diferencias estadísticas altamente significativas en el peso seco de la parte aérea debido a los tratamientos de enmiendas aplicadas al suelo. La altura de planta no presentó diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos. Se encontró regresión y correlación estadísticamente significativa entre las enmiendas orgánicas e inorgánicas aplicadas al suelo y el contenido de cadmio total en el suelo. La regresión y correlación entre los tratamientos aplicados y el contenido de plomo y cromo en el suelo no tuvieron significación estadística. El contenido de plomo en los tratamientos testigo y con 2% de CaCO3 no superaron los límites permisibles para el Estándar de Calidad Ambiental de suelos agrícolas de Perú y Canadá, pero si superaron los límites permisibles para el Estándar de Calidad Ambiental de Holanda. El contenido de cadmio en los siete tratamientos estudiados no superaron los límites permisibles establecidos en los Estándares de Calidad Ambiental de Perú, Canadá y Holanda. Los tratamientos de estiércol de lombriz y CaCO3 no superaron los Estándares de Calidad Ambiental de Canadá y Holanda. / Tesis

Los suelos de la Región Semiárida Central Argentina (RSCA) son una fuente importante de emisión de PM10 a la atmósfera, las cuales se relacionan con efectos adversos en la salud humana y diversos efectos en el ambiente. Los procesos que generan la emisión de PM10 del suelo incluyen la erosión eólica, las actividades de labranzas y el tránsito por caminos sin pavimentar. La capacidad de emisión de material particulado emitido por diferentes fuentes, así como la composición química del mismo son dos aspectos que interesan conocer. En las últimas décadas el uso de herbicidas, principalmente el glifosato [C3H8NO5P], ha aumentado drásticamente en los suelos agrícolas de Argentina. De igual manera ocurrió con el consumo de fertilizantes, los cuales puede aportar diferentes contenidos de metales traza al suelo. El glifosato y su principal metabolito, el AMPA [CH6NO3P], tienden a adsorberse en la capa superior del suelo expuesta a la erosión. Los caminos sin pavimentar a pesar de no recibir aplicaciones en forma directa pueden estar expuestos a estos agroquímicos por diferentes procesos como la deriva, el agua de lluvia o la deposición de material transportado por el viento. La capacidad de emisión de los suelos de la RSCA bajo distintos manejos y la composición química del PM10 emitido son aspectos poco conocidos. Es por esto que el objetivo de esta tesis fue evaluar la emisión y caracterizar químicamente el material respirable emitido por suelos de la RSCA. Para ello se determinó la emisión potencial de PM10 (eficiencia de emisión, EE) de suelos agrícolas de diferentes texturas con dos metodologías: 1) utilizando el suelo tamizado por 2 mm (EE PM10), 2) utilizando las emisiones potenciales de las fracciones de agregados (EEfa) y su proporción en el suelo (EE2 PM10). Para caracterizar químicamente el PM10, se midió la concentración de glifosato y AMPA en el PM10 emitido por suelos bajo diferentes manejos (agrícola, agrícola - ganadero y ganadero) y el contenido de Cu, Ni, Mn, Fe (total y disponible), glifosato y AMPA en suelos agrícolas y caminos rurales sin pavimentar aledaños. En los suelos agrícolas se aplicaron herbicidas frecuentemente (al menos tres aplicaciones al año) y fertilizantes, en suelos agrícolas - ganaderos el uso de herbicidas fue menos frecuente (menos de una aplicación al año) y en suelos ganaderos no se aplicaron agroquímicos al menos en los últimos 20 años. Los resultados mostraron que la eficiencia de emisión de PM10 calculada con ambas metodologías se correlacionaron positivamente, aunque la EE PM10 fue el doble de la EE2 PM10. La EE PM10 aumentó con el contenido de arena y limo y disminuyó con el aumento en el contenido de arcilla y MO del suelo. La EEfa disminuyó con el aumento en el tamaño de la fracción de agregados, siendo la fracción <0,42 mm la de mayor EE y la fracción >19,2 mm la de menor EE. Este análisis mostró que la fracción <0,42 mm representa más del 80 % de la EE2 PM10 del suelo. Los análisis químicos mostraron que los porcentajes de detección y concentración de glifosato y AMPA fueron en suelos agrícolas> suelos agrícolas - ganaderos> suelos ganaderos. La detección de glifosato y AMPA en los suelos ganaderos sugiere que estos compuestos ingresaron desde otras áreas por distintos mecanismos como la deriva, a través del agua de lluvia o por la deposición de sedimentos transportados por el viento. Las concentraciones de glifosato y AMPA encontradas en el PM10 fueron mayores a las encontradas en el suelo. Esto indica que ambos compuestos se acumulan en el material respirable emitido por suelos, lo cual pone de manifiesto el potencial riesgo para la salud y el ambiente. En todos los manejos analizados y caminos rurales el contenido de AMPA en el suelo y en el PM10 fue mayor que el contenido de glifosato. El análisis de las emisiones actuales de PM10 mostró que la cantidad de glifosato transportado en el PM10 movilizado por la erosión eólica de una hectárea de camino rural sin pavimentar fue entre 497 y 956 veces mayor que en suelos agrícolas. Mientras que, la cantidad de AMPA transportado en el PM10 emitido por caminos rurales fue entre 27 y 381 veces mayor que la emitida por suelos agrícolas. Las concentraciones de Cu, Ni, Mn, Fe y Fe disponible fueron mayores en el PM10 que en el suelo. Los contenidos de los elementos analizados en el PM10 emitido por caminos rurales fueron mayores o similares a los presentes en el PM10 emitido por los suelos agrícolas. Los resultados de esta tesis ponen de manifiesto la importancia de los caminos rurales como fuente de emisión de PM10 y transporte de sustancia contaminantes a la atmósfera y otros destinos. Los suelos productivos bajo distintos manejos son una fuente menor de emisión por unidad de superficie respecto de los caminos. Las condiciones de manejo actuales de los suelos productivos mantienen a los mismos con alta cobertura evitando la erosión eólica y la emisión de PM10. Sin embargo, estos suelos tienen un alto potencial de emitir PM10 y así transportar sustancias contaminantes. Este resultado advierte sobre las posibles consecuencias en el caso de que ocurran cambios en el uso de la tierra hacia sistemas de manejo donde el suelo presente menor cobertura vegetal. / The soils of Central Semiarid Región of Argentina (CSRA) are an important source of PM10 emissions into the atmosphere, which are related to adverse effects on human health and various effects on the environment. The processes that generate the emission of PM10 from the soil include wind erosion, tillage activities and traffic on unpaved roads. The emission capacity of particulate material emitted by different sources, as well as its chemical composition are two aspects that are interesting to know. In the last decades the use of herbicides, mainly glyphosate [C3H8NO5P], has increased dramatically in the agricultural soils of Argentina. In the same way it happened with the consumption of fertilizers, which can contribute different contents of trace metals to the soil. Glyphosate and its main metabolite, AMPA [CH6NO3P], tends to be adsorbed in the upper layer of soil exposed to erosion. Unpaved roads, despite not receiving direct applications, can be exposed to these agrochemicals by different processes such as drift, rainwater or the deposition of material carried by the wind. The emission capacity of the soils of the CSRA under different management and the chemical composition of the PM10 emitted are little known aspects. This is why the objective of this thesis was to evaluate the emission and chemically characterize the respirable material emitted by the CSRA soils. For this, the potential emission of PM10 from agricultural soils of different textures was determined using two methodologies: from the soil sieved by 2 mm (EE PM10) and from the potential emissions of the aggregate fractions (EEfa) by their proportion in the soil (EE2 PM10). To chemically characterize the PM10, the concentration of glyphosate and AMPA in the PM10 emitted by soils under different management (agricultural, agricultural - livestock and livestock) and the content of Cu, Ni, Mn, Fe (total and available), glyphosate and AMPA on agricultural soils and surrounding unpaved rural roads were measured. In agricultural soils, herbicides were frequently applied (at least three applications per year) and fertilizers, in agricultural soils - livestock the use of herbicides was less frequent (less than one application per year) and in livestock soils, agrochemicals were not applied at least in the last 20 years. The results showed that the PM10 emission efficiency calculated with both methodologies were positively correlated, although the PM10 EE was double that of the PM10 EE2. The EE PM10 increased with the content of sand and silt and decreased with the increase in the content of clay and OM of the soil. The EEfa decreased with the increase in the size of the aggregate fraction, being the fraction <0,42 mm the one with the highest EE and the fraction >19,2 mm the one with the lowest EE. This analysis showed that the fraction <0,42 mm represents more than 80 % to EE2 PM10 from the soil. The chemical analyzes showed that the percentages of detection and concentration of glyphosate and AMPA were in agricultural soils> agricultural soils - livestock> livestock soils. The detection of glyphosate and AMPA in livestock soils suggests that these compounds entered from other areas by different mechanisms such as drift, through rainwater or by the deposition of sediments carried by the wind. Glyphosate and AMPA concentrations found in PM10 were higher than those found in soil. This indicates that both compounds accumulate in the respirable dust emitted by soils, showing the potential risk to health and the environment. In all the management analysed and rural roads, the AMPA content in the soil and in PM10 was higher than the glyphosate content. Analysis of actual PM10 emissions showed that the amount of glyphosate transported in PM10 mobilized by wind erosion of one hectare of unpaved rural road was between 497 and 956 times higher than in agricultural soils. While, the amount of AMPA transported in PM10 emitted by rural roads was between 27 and 381 times greater than that emitted by agricultural soils. The concentrations of Cu, Ni, Mn, Fe and available Fe were higher in PM10 than in soil. The contents of the elements analyzed in the PM10 emitted by rural roads were higher or similar to those present in the PM10 emitted by agricultural soils. The results of this thesis showed the importance of rural roads as a source of PM10 emission and transport of polluting substances to the atmosphere and other destinations. Productive soils under different management are a minor source of emissions per unit area compared to roads. The actual management conditions of productive soils maintain them with high coverage, avoiding wind erosion and the emission of PM10. However, these soils have a high potential to emit PM10 and thus transport pollutants. This result warns of the possible consequences in the event that changes in land use occur towards management systems where the soil has less coverage.

La major conscienciació actual dels problemes de pol·lució que acompanyen les pèrdues de N del sòl cap a l'atmosfera ha reorientat les investigacions cap a un coneixement més profund dels processos implicats en les emissions dels compostos nitrogenats que comporten un major perjudici des d'un punt de vista ecològic així com els seus principals factors reguladors. La creixent preocupació per l'increment de la concentració atmosfèrica de N2O és deguda a les seves interaccions amb la fotoquímica atmosfèrica i el balanç de radiació de la Terra ja que intervé en la destrucció de la capa estratosfèrica d'ozó, contribueix a l'efecte hivernacle i participa de la pluja àcida. Es considera que els sòls són la principal font de N2O atmosfèric. Al voltant del 90% d'aquestes emissions són d'origen biòtic; els principals processos implicats són la desnitrificació i la nitrificació. L'emissió del N2O produït a través d'aquests dos processos es caracteritza pels diferents nivells de regulació que presenta ja que depèn de la taxa dels processos, de la proporció de N canalitzada per cada procés cap a la producció de N2O i del seu consum dins el mateix sòl el qual està relacionat amb les dificultats en el transport cap a l'atmosfera. Això comporta una gran dificultat a l'hora d'aprofundir en el coneixement de les emissions de N2O del sòl cap a l'atmosfera i de la seva regulació. El desconeixement dels nivells d'emissió de N2O i de la importància de la desnitrificació així com de la seva regulació tant en sòls agrícoles com naturals de les nostres contrades és el principal punt de partida dels objectius d'aquest treball. / The current increased awareness of pollution problems that accompany the loss of soil N to the atmosphere has reoriented research towards a deeper understanding of the processes involved in emissions of nitrogen compounds that lead to greater damage from an ecological point of view as well as their regulatory factors. The growing concern over the increased atmospheric concentration of N2O is due to their interactions with atmospheric photochemistry and radiation balance of Earth as it participates in the destruction of the stratospheric ozone layer, the greenhouse effect and in acid rain. It is considered that the soils are the main source of atmospheric N2O. Around 90% of these emissions are of biotic origin, the main processes involved are nitrification and denitrification. The emissions of N2O produced via these two processes are characterized by different levels of regulation, as it depends on the rate of processes, the proportion of N channeled by each process to N2O production and consumption within the same soil which is related to difficulties in transport to the atmosphere. This entails a great difficulty to deepen the knowledge of soil N2O emissions to the atmosphere and its regulation. The ignorance of N2O emission levels and the importance of denitrification as well as their regulation in both natural and agricultural soils is the main starting point of the objectives of this work.

El reg amb aigües residuals tractades s'ha convertit avui en dia en una necessitat, ja que permet preservar els recursos hídrics de més qualitat i constitueix una alternativa necessària per al manteniment de regadius tradicionals. En aquesta tesi s'avaluen els efectes del reg amb aigües residuals tractades d'origen domèstic sobre les característiques químiques i biològiques de diferents tipologies de sòls a l'illa de Mallorca, així com sobre el creixement dels cultius i la seva composició mineral mitjançant diferents estudis de camp i en cultius en contenidors. En general no s'han apreciat efectes negatius importants causats pel reg amb aquestes aigües excepte alguns valors puntualment més elevats de crom i plom que es relacionen amb aportacions d'aigües poc depurades realitzades en el passat. Segons els resultats obtinguts amb el reg amb aigües residuals tractades d'origen domèstic es contribueix a millorar la qualitat del sòl i s'aporten part dels nutrients que requereixen els cultius per al seu creixement. / El riego con aguas residuales tratadas se ha convertido hoy en día en una necesidad, ya que permite preservar los recursos hídricos de más calidad y constituye una alternativa necesaria para el mantenimiento de regadíos tradicionales. En esta tesis se evalúan los efectos del riego con aguas residuales tratadas de origen doméstico sobre las características químicas i biológicas de diferentes tipologías de suelos en la isla de Mallorca, así como sobre el crecimiento de los cultivos y su composición mineral mediante diferentes estudios de campo i en cultivos en contenedores. En general no se han apreciado efectos negativos importantes causados por el riego con estas aguas, excepto algunos valores puntualmente más elevados de cromo y plomo que se relaciona con aportaciones de aguas poco depuradas realizadas en el pasado. Según los resultados obtenidos con el riego con aguas residuales tratadas de origen doméstico se contribuye a mejorar la calidad del suelo y se aportan parte de los nutrientes que requieren los cultivos para su crecimiento. / Nowadays the irrigation with treated waste water has become a necessity, not only, because it allows preserving fresh water but it also constitutes an important alternative to the maintenance of traditional irrigating lands. Considering different chemical and biological characteristics of soil samples of Mallorca island (Spain), this thesis investigates the effect of irrigation with treated domestic waste water on soil properties. In addition, several studies were conducted in a series of pot experiments and land conditions to monitor the crops growth and evaluate their mineral compositions. In general, no negative effects caused by this type of irrigation have been observed, except of some high values of chromium and lead which were related to past irrigation realized with untreated effluents. According to our results, the irrigation with treated domestic wastewater contributes to improve soil quality and supplies part of the nutrient requirements of the crops.