El aumento de la capa de nieve mejora las funciones ecológicas de los humedales construidos en regiones frías a...

Área de la Ciencia:

• Ciencias del medio ambiente
• Ecología
• Biogeoquímica

Sus antecedentes:

• La dinámica de las capas de nieve influye críticamente en los ecosistemas de las regiones frías, lo que afecta a las funciones de los humedales construidos (CW), como la eliminación de nutrientes y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
• La comprensión de los mecanismos detrás de los efectos de la capa de nieve en los CW es crucial para optimizar su rendimiento en climas fríos.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la cubierta de nieve duplicada (DS) frente a la cubierta de nieve natural (CK) en las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2, N2O, CH4) y la eliminación de nutrientes (NH4+-N, TP) en las CW a escala piloto.
• Aclarar los mecanismos subyacentes, incluida la actividad microbiana, las respuestas de las plantas y las condiciones del sustrato, impulsadas por las variaciones de la capa de nieve.

Principales métodos:

• Se han establecido CW de flujo vertical subterráneo a escala piloto plantadas con Phragmites australis e Iris sibirica en el noreste de China.
• Se han aplicado tratamientos de nieve doble (DS) y de nieve natural (CK) durante el período de inactividad invernal.
• Las emisiones de gases de efecto invernadero monitoreadas, las eficiencias de eliminación de nutrientes, las condiciones del sustrato (humedad, potencial redox, pH), los procesos microbianos (metanogénesis, oxidación, desnitrificación) y la dinámica de las comunidades vegetales.

Principales resultados:

• DS creó condiciones húmedas, reductoras y alcalinas, inhibiendo la respiración aeróbica y la desnitrificación, pero aumentando la metanogénesis y suprimiendo la oxidación del metano, lo que condujo a una reducción de CO2 y N2O, pero al aumento de las emisiones de CH4 inicialmente.
• DS aceleró el crecimiento de P. australis, mejorando la biomasa y la capacidad fotosintética, lo que facilitó el transporte de oxígeno a las raíces, mejoró las condiciones de redox y, en última instancia, redujo las emisiones de CH4.
• El sistema CW bajo DS logró una reducción del 19,52% en el potencial anual de calentamiento global (GWP) y mejoró significativamente las tasas de eliminación de NH4+-N (77,87%) y TP (71,80%).

Conclusiones:

• Las variaciones de la capa de nieve actúan como reguladores ecológicos significativos en las CW de regiones frías al modular las interacciones planta-microbio-sústrato.
• El tratamiento de DS mejora efectivamente la eliminación de nutrientes y reduce el GWP global al optimizar las condiciones para la nitrificación y la absorción de fósforo, a pesar de los complejos cambios iniciales en las emisiones de GEI.
• Los hallazgos subrayan la importancia de considerar la dinámica de las capas de nieve para el diseño y la gestión de los CW en climas fríos para mejorar la remediación ambiental.