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Phytomanagement of tailings requires the use of soil conditioners to favour plant establishment, but their benefits on soil microbial composition need to be assessed. The goal of this work was to evaluate the effect of two organic amendments, manure compost and biochar, on soil bacterial and fungal composition at metallic mine tailings. The addition of compost caused stronger effects in most of soil parameters and microbial composition than biochar, especially at the initial stage of the experiment. However, the higher dependence on labile organic carbon for some bacterial groups at the treatments containing compost determined their decay along time (Flavobacteriales, Sphingobacteriales) and the appearance of other taxa more dependent on recalcitrant organic matter (Xanthomonadales, Myxococcales). Biochar favoured bacterial decomposers (Actinomycetales) specialised in high lignin and other recalcitrant carbon compounds. Unlike bacteria, only a few fungal orders increased their relative abundances in the treatments containing compost (Sordariales and Microascales) while the rest showed a decrease or remained unaltered. The mix biochar-compost may result the best option to support a more diverse microbial population in terms of soil functionality that is able to decompose both labile and recalcitrant carbon compounds. This may favour the resilience of the system against environmental stressors.

[SPA] Los depósitos de lodos de flotación son considerados un grave problema medio ambiental debido a la presencia de elevadas concentraciones de metales pesados. Con la intención de alcanzar su restauración, se han propuesto técnicas de fitomanejo consistentes en formar una cubierta vegetal estable sobre sus superficies. Para conseguir esto, puede ser beneficioso contar con una comunidad bacteriana adaptada a las condiciones adversas específicas de estos residuos. El objetivo de este proyecto fue evaluar qué factores (edáficos, vegetación y composición bacteriana) determinan la funcionalidad del suelo durante los procesos de fitomanejo en zonas mineras semiáridas. El estudio reveló que la vegetación presente en los depósitos mineros fue capaz de estimular, a pesar de las condiciones edáficas deficientes, el desarrollo de una comunidad bacteriana organotrófica implicada en ciclos biogeoquímicos de nutrientes, y por lo tanto, con capacidad para apoyar la sostenibilidad a largo plazo del sistema., [ENG] Mine tailings piles are considered one of the most environmental damaging anthropogenic issues worldwide due to the occurrence of high metal(loid)s concentrations. In order to achieve tailings’ restoration, phytomanagement has raised up as an interesting alternative, which consists of improving a self-sustaining vegetation cover. In this process the bacterial community, adapted to extreme conditions, may play an important role. The objective of this work was to elucidate which factors, including edaphic, vegetation and bacterial composition aspects, determine soil functionality in the phytomagement of mine tailings piles in semiarid areas. The presence of plants in vegetated patches at tailings revealed a positive effect on soil fertility and microbiological indicators, stimulating the presence of bacterial orders involved in key biogeochemical cycles. This functionality of impacted tailings sites, which even showed unfavourable edaphic conditions, may support its long-term sustainability.

[SPA] Los depósitos de estériles mineros (o balsas mineras) se encuentran formados por los residuos procedentes de las labores de concentración de minerales, y están considerados como uno de los principales problemas medioambientales asociados a las antiguas zonas de minería metálica. Los materiales que constituyen estas estructuras suelen presentar propiedades físico-químicas extremas como pHs ácidos o básicos, ausencia de estructura edáfica, salinidad, elevadas concentraciones de metal(oid)es, bajos contenidos en nutrientes y en materia orgánica, etc. Estas condiciones dificultan el establecimiento y crecimiento de plantas, manteniendo sus superficies desnudas, expuestas a los agentes erosivos. El empleo del fitomanejo, en términos de fitoestabilización, se considera la alternativa más eficiente para disminuir los riesgos medioambientales asociados a las balsas mineras. Esta técnica plantea la implantación de una cubierta vegetal estable sobre la superficie de las balsas mineras que evite la erosión y fije las partículas metálicas en la rizosfera. Con el fin de mejorar las deficientes condiciones de fertilidad de las balsas mineras y facilitar el establecimiento de la vegetación se recurre, de modo habitual, a la adición de enmiendas orgánicas. Si bien se ha constatado el efecto positivo que a corto plazo tiene la adición de estas enmiendas sobre la cubierta vegetal, no existe mucha información en relación al mantenimiento de la funcionalidad edáfica en estas balsas mineras en una escala temporal más amplia. Este hecho podría estar condicionado, en gran medida, por la presencia de una comunidad microbiana tolerante a las condiciones físico-químicas de los depósitos mineros, y que además, participe activamente en los procesos biogeoquímicos del suelo. La presente Tesis Doctoral pretende contribuir al avance del conocimiento de la relación entre los factores edáficos y microbiológicos implicados en el establecimiento de especies vegetales en antiguos depósitos miner, [ENG] Mine tailings are wastes composed by the left-overs of the ore-processing activities, and they are considered as the main responsible for environmental health impacts in former metallic mining areas. The bare areas of the tailings are usually impacted by wind and water erosion, which may spread the metal(loid) enriched particles to their surroundings. Phytomanagement by phytostabilization is considered a suitable alternative to decrease the environmental risks associated to mine tailings. This technique relies on the generation of a stable vegetation cover at the tailings surfaces to decrease the erosion by fixing the soil. However, soil conditions at tailings usually result unfavourable for plant growth (e.g. high metal(loid) concentrations, low fertility, high salinity) and soil conditioners are proposed to overcome this issue. Although there is a general acceptance of the benefits of using amendments for improving plant growth, there is little information on the sustainment of edaphic functionality at long-term scenarios. This issue could be related to the presence of a feasible microbiological community, which tolerates tailings conditions and actively supports biogeochemical processes. The general purpose of this PhD Thesis was to increase knowledge on the relationship between edaphic and microbiological factors involved in the spontaneous plant colonisation of mine tailings. This will improve the feasibility of phytomanagement in terms of phytostabilization applied to these environments in a semiarid climate context. In order to achieve this goal, the PhD thesis has been divided in two parts corresponding to a field survey data and mesocosm experiments carried out at the climate chamber facility at the IBV-UPCT. These research studies were designed to answer four specific goals: The first goal was to elucidate which factors, including edaphic, vegetation and microbiological aspects, determine soil functionality in the phytomagement of mine tailing piles

[SPA] La presente propuesta de tesis doctoral busca aportar soluciones científico-técnicas para el fitomanejo de residuos mineros en la Sierra de Cartagena-La Unión, como parte de una estrategia de restauración ambiental sostenible a largo plazo. El objetivo general de la tesis doctoral es valorar en qué medida la adición de enmiendas orgánicas (combinación compost/biochar) y/o establecimiento de plantas pueden afectar a la estructura de las comunidades microbianas autóctonas y desencadenar procesos de evolución edáfica que redunden en la mejora de la funcionalidad del suelo desde el punto de vista microbiológico, incidiendo en aspectos relacionados con los cambios en la microbiología del suelo y el comportamiento de especies vegetales autóctonas (biomasa, acumulación de metales) dentro del contexto del fitomanejo de residuos mineros en zonas semiáridas. [ENG] This proposal of PhD thesis will focus on proposing suitable scientific and technical alternatives for the phytomanagment of metal(loid) enriched mine tailings in the Sierra of Cartagena-La Unión (SE Spain). Thus, a strategy for the environmental restoration at middle-long term will be implemented. The main goal of the project is to evaluate the effects of the addition of organic amendments (combination compost/biochar) and/or of plant growth on the structure of native microbial communities and the improvement of edaphic parameters for the phytomanagement of mine tailings in semiarid areas. The enhancement of soil functionality will be assessed attending to microbiological changes, including the structure of microbial populations and the behaviour of pioneer plant species (plant biomass, metal uptake).