Application of biostimulants obtained through solid-state fermentation of municipal green waste with Trichoderma spp.: Effects on horticultural crops under a circular- economy approach

Aquesta tesi doctoral avalua l’efecte potencial d’un sòlid fermentat produït mitjançant Fermentació en Estat Sòlid (SSF) a partir de residus verds municipals, utilitzant Trichoderma harzianum i Trichoderma viride. Es van estudiar els efectes dels bioestimulants sobre la germinació, el creixement, la nutrició i les característiques químiques dels cultius hortícoles, considerant diferents condicions de cultiu sota un enfocament d’economia circular aplicada a l’agricultura. El propòsit principal va ser destacar la importància de valoritzar els residus orgànics municipals mitjançant la producció de bioestimulants a través de la SSF com una estratègia innovadora per fomentar una agricultura sostenible. Trichoderma spp. es va utilitzar per produir un sòlid fermentat ric en àcid indolacètic (IAA) i espores en reactors SSF de diferents escales i configuracions, i el seu efecte es va avaluar en els cultius d’enciam i ceba. La investigació es va desenvolupar en diferents fases experimentals. En una etapa inicial, es va avaluar l’aplicació exògena d’àcid indolacètic (IAA) comercial a diferents concentracions en el cultiu de ceba (Allium cepa L.), determinant-se que una concentració de 50 ppm va millorar el pes fresc del bulb i va incrementar la capacitat antioxidant de la planta. Aquests resultats van servir com a referència per al disseny experimental dels bioestimulants produïts mitjançant SSF. Posteriorment, es va produir un sòlid fermentat ric en IAA i espores de Trichoderma harzianum utilitzant gespa i estelles de fusta com a substrat en biorreactors de llit empaquetat (22 L). Es va comprovar que l’addició de triptòfan com a precursor incrementa significativament la producció d’IAA. L’aplicació d’aquest sòlid fermentat en cultius d’enciam (Lactuca sativa L.) sota condicions d’estrès hídric va permetre millorar de manera significativa paràmetres físics (biomassa i àrea foliar) i químics (clorofil·les i carotenoides), evidenciant la seva capacitat per mitigar els efectes del dèficit hídric. En etapes primerenques del cultiu, assajos en planters amb plàntules d’enciam van mostrar que el sòlid fermentat incrementa la taxa de germinació, el desenvolupament radicular i el contingut pigmentari, assolint increments de fins al 214 % en clorofil·les respecte al control. Així mateix, l’avaluació de la producció i l’efecte bioestimulant de Trichoderma viride en biorreactors de tipus safata va permetre assolir concentracions òptimes d’IAA (112,6 μg g-1). El sòlid fermentat es va aplicar posteriorment a plàntules d’enciam des de l’etapa de germinació i es va avaluar als 7, 14, 21, 28 i 35 dies després de la sembra. Els tractaments amb alta concentració d’IAA (FS-H) i concentració mitjana (FS-M) van promoure una major biomassa, longitud de l’arrel i de la part aèria, vigor, contingut de clorofil·les i absorció de nutrients (K, Ca, Mg, P i S) en comparació amb el control. Finalment, es va abordar en un biorreactor de 100 L i el desenvolupament d’un producte final en forma de pèl·lets orgànics i organominerals utilitzant Trichoderma harzianum i Trichoderma viride. Els resultats van demostrar l’efecte bioestimulant dels pèl·lets en l’increment de la biomassa, el contingut de clorofil·les, els compostos fenòlics, l’activitat antioxidant, els nutrients foliars (N, P, K, Ca i Mg) i l’activitat enzimàtica del sòl (fosfatasa) en el cultiu d’enciam. En conjunt, els resultats d’aquesta tesi constitueixen el primer treball desenvolupat dins del Grup de Recerca en Compostatge (GICOM) centrat en l’avaluació de l’efecte bioestimulant de sòlids fermentats procedents de residus orgànics i pèl·lets aplicats a cultius hortícoles, així com en l’ús de Trichoderma viride en biorreactors de tipus safata i l’ampliació del procés en un biorreactor de 100 L. Aquests avenços estableixen una base científica i tecnològica sòlida per al desenvolupament de nous bioproductes sostenibles en el marc de l’economia circular aplicada a l’agricultura.