Saltar al contenido

La restauración de antiguas zonas mineras, en particular si están ubicadas cerca de ciudades o pueblos, es esencial para reducir sus riesgos potenciales para la salud humana y minimizar sus impactos visuales.

En este estudio, liderado por investigadores del IRNAS-CSIC, en colaboración con investigadores de la Universidad de Sevilla y de la Agencia de Medio Ambiente y Agua de Andalucía (AMAYA), se ha evaluado la efectividad de la rehabilitación de una escombrera (Cabezo de los Gatos), derivada de la actividad minera, junto al pueblo de Tharsis (Huelva). El proceso de rehabilitación, realizado hace doce años, consistió en la remodelación de la pendiente de la escombrera, la aplicación de enmiendas calizas y posterior aplicación de una capa de suelo. Finalmente, se plantaron árboles y arbustos propios de la zona y se aplicó una hidrosiembra con mezcla de semillas de arbustos y herbáceas.

Los resultados obtenidos muestran que las medidas aplicadas fueron exitosas, de forma que doce años después, la vegetación leñosa cubre la parte superior de la zona rehabilitada y proporciona un paisaje visual verde para los habitantes del pueblo. Además, se ha comprobado que la vegetación que crece en la zona superior no presenta niveles importantes de elementos traza (potencialmente tóxicos) en su parte aérea.  

En contraste, la parte inferior de la ladera está casi desprovista de vegetación. Además, algunas de las plantas que crecen en la base de la ladera, como la jara pringosa (Cistus ladanifer), presentan concentraciones de cadmio (Cd) por encima del nivel máximo tolerable para los animales; por tanto, representan un riesgo de toxicidad para el ganado.

Interpretamos que esta anomalía está relacionada con el drenaje ácido de la escombrera que provocó una fuerte disminución del pH del suelo en la parte inferior de la ladera. En consecuencia, se produjo una mayor disponibilidad de elementos traza potencialmente tóxicos y su acumulación en las hojas de las plantas. Este efecto adverso se manifestó en una menor cobertura de la vegetación.

En vista de los resultados obtenidos, se propone una técnica alternativa para restaurar escombreras de minas, mediante la clasificación y manejo selectivo de los residuos extractivos. Esta técnica consiste en gestionar los residuos de excavación y seleccionarlos por sus propiedades geoquímicas; separando los materiales potencialmente generadores de ácido y los no generadores de ácido. Posteriormente, los desechos no generadores de ácido deben colocarse en la parte externa de la escombrera, como una cubierta protectora que evite la contaminación del agua. Así se reducen las tasas de infiltración, las filtraciones y el efecto negativo del drenaje ácido de la mina.

El estudio se ha publicado en la revista Journal of Environmental Management:

Madejón, P., Caro-Moreno, D., Navarro-Fernández, C.M., Rossini-Oliva, S., Marañón, T. (2021) Rehabilitation of waste rock piles: Impact of acid drainage on potential toxicity by trace elements in plants and soil. Journal of Environmental Management, 280, art. no. 111848.

Los hongos son una parte importante del microbioma del suelo, con funciones esenciales en el ecosistema. Contribuyen al ciclado de nutrientes, mediante la descomposición de la materia orgánica; forman simbiosis con las plantas (micorrizas) para explorar un volumen mayor de suelo y captar agua y nutrientes; por otra parte, los patógenos regulan las poblaciones de plantas.

Un equipo de investigadores del IRNAS-CSIC, en colaboración con investigadores de las universidades de Sevilla, Jaén y Copenhague, ha estudiado la diversidad de hongos del suelo y su relación con los árboles en el Corredor Verde del Guadiamar (Sevilla). Esta zona ha sido recuperada y reforestada después de sufrir la contaminación por un vertido minero en 1998.

Gracias a las técnicas de secuenciación masiva se han podido identificar más de 9.000 especies diferentes (técnicamente, UTOs unidades taxonómicas operativas) de hongos en 50 muestras de suelo procedentes de dos sitios contrastados, dentro del Corredor Verde. En el sitio sur (Quema), la mayor diversidad se encontró bajo los álamos blancos (Populus alba), media de 1.168 especies por árbol, perteneciendo a 141 familias diferentes. Mientras que bajo los acebuches (Olea europaea var. sylvestris) la diversidad media fue de 599 especies y 95 familias. En contraste, los suelos donde no se había quitado la capa de lodo minero, ni se habían enmendado y reforestado, tenían una diversidad de hongos muy baja, de solo 51 especies y 20 familias. Aunque estas especies tienen interés por su tolerancia a condiciones extremas de acidez y concentraciones altas de elementos potencialmente tóxicos.

Diagrama de Venn con el número de UTOs de hongos en cada tipo de hábitat.

Empezamos a conocer la magnitud de la biodiversidad del suelo: cientos, miles de especies de hongos en cada muestra, pero todavía sabemos muy poco de la funcionalidad de cada una de estas especies. Comparando con la base de datos existente -“FUNguild”- se pudo asignar el grupo funcional a un 13,6% de las especies identificadas en el Corredor Verde. Dentro de esta muestra representativa (1.283 especies), el grupo funcional dominante correspondía a los hongos saprótrofos, que descomponen la materia orgánica y contribuyen al ciclado de nutrientes, apareciendo más ligados a los suelos de acebuche y pastizal. El segundo grupo más abundante estaba formado por los hongos patógenos de plantas, que fueron más representativos en las zonas no restauradas. En tercer lugar, los hongos ectomicorrícicos fueron muy abundantes, especialmente estaban asociados a los árboles con los que forman simbiosis (pinos y álamos).

La plantación de árboles en la recuperación de suelos contaminados (fitorremediación) aumenta la diversidad de los hongos del suelo, en especial de los ectomicorrícicos. Restaurando con diferentes especies de árboles, es decir formando un bosque mixto, se aumenta la heterogeneidad espacial en las condiciones del medio; en consecuencia, se consigue una mayor biodiversidad de los hongos del suelo y se potencian los servicios ecosistémicos en la zona recuperada.

El estudio se ha publicado en la revista Soil Biology and Biochemistry:

Gil-Martínez M, López-García Á, Domínguez MT, Kjøller R, Navarro-Fernández CM, Rosendahl S, Marañón T (2021). Soil fungal diversity and functionality are driven by plant species used in phytoremediation. Soil Biology and Biochemistry, 153: 108102.

Las raíces de los árboles tienen múltiples funciones que son esenciales para su crecimiento y supervivencia. Entre ellas, la adquisición de nutrientes y agua del suelo, almacenamiento de reservas, soporte de los microbios simbióticos y anclaje al sustrato. También contribuyen a la estructura del suelo y a los ciclos de carbono y nutrientes del ecosistema.

Investigadores del IRNAS-CSIC, en colaboración con las Universidades de Sevilla y de Córdoba, han estudiado la variación de 27 rasgos radicales (morfológicos, químicos e isotópicos) en siete especies de árboles plantadas en el Corredor Verde del Guadiamar (Sevilla, España). Tres especies eran caducifolias: álamo blanco (Populus alba), fresno (Fraxinus angustifolia) y almez (Celtis autralis), mientras que las otras cuatro eran perennifolias: pino piñonero (Pinus pinea), encina (Quercus ilex), acebuche (Olea europaea) y algarrobo (Ceratonia siliqua).

La tendencia principal de variación observada en los rasgos radicales apoya la hipótesis del “espectro de economía de la raíz”. Existe un compromiso entre especies con raíces más ligeras y mayor longitud por unidad de masa que maximizan la adquisición de recursos y les permiten crecer rápidamente en condiciones favorables. Por el contrario, especies con raíces densas y menor longitud específica tienden a la conservación de recursos y el crecimiento lento en condiciones adversas.

Pero existen además otras dimensiones que reflejan la multi-funcionalidad de las raíces. 1) la concentración de carbono, que no estuvo correlacionada con las variables morfológicas de la raíz, 2) la capacidad para ligar elementos traza (por ejemplo, Pb y Cd) en las células radicales, que suele estar asociada al nivel de tolerancia a la contaminación del suelo, y 3) el fraccionamiento del isótopo de nitrógeno N15 como un rasgo integrado de la nutrición mediada por micorrizas.

En general, las raíces y las hojas están funcionalmente coordinadas. La adquisición rápida de agua y nutrientes por las raíces debe estar acoplada a la rápida captura y procesado de carbono por las hojas. Sin embargo, se encontró una discordancia notable entre raíces y hojas, en cuanto a la acumulación de diversos elementos traza.

Las condiciones del suelo y en particular la contaminación por elementos traza afectan a la morfología y la química de las raíces de las diferentes especies de árboles. Existen interacciones recíprocas y procesos de retroalimentación (feedback) entre el suelo y las raíces.

Un rasgo fisiológico de la raíz con particular interés es su capacidad para reducir la disponibilidad de elementos traza en el suelo, en especial de los que son potencialmente tóxicos (Cd, Pb, As). Se recomienda plantar árboles con un potencial elevado de “fitoestabilización” para recuperar los suelos contaminados por metales.

Este estudio ha sido publicado en el número de abril de la revista Plant and Soil:

Marañón, T., Navarro-Fernández, C. M., Gil-Martínez, M., Domínguez, M. T., Madejón, P., Villar, R. (2020). Variation in morphological and chemical traits of Mediterranean tree roots: linkage with leaf traits and soil conditions. Plant and Soil, 449: 389-403.

La evaluación de los servicios ecosistémicos es una herramienta que sirve para apoyar y justificar la gestión sostenible del suelo.

Investigadores del IRNAS, CSIC han participado en el desarrollo de una metodología para la evaluación de servicios ecosistémicos asociados al suelo, formando parte del consorcio europeo RECARE.

Se han comparado los resultados de 26 medidas ensayadas para la recuperación de suelos degradados, a partir de 16 estudios de caso en Europa. En particular, los investigadores del IRNAS han evaluado los resultados de la aplicación de enmiendas (compost de biosólidos) y plantación de árboles (acebuche) en suelos contaminados y recuperados del Corredor Verde del Guadiamar.

La nueva metodología se ha aplicado para evaluar los impactos de cada una de las 26 medidas en los servicios ecosistémicos. Se han seleccionado 15 servicios ecosistémicos relevantes, agrupados en servicios de abastecimiento, de regulación y culturales. En general, las medidas de recuperación aplicadas al suelo produjeron un cambio positivo en los servicios ecosistémicos. Entre los servicios de regulación, la “mediación de los flujos” (protección de la erosión) y la “mediación de residuos y tóxicos” (estabilización de contaminantes) fueron los servicios con impactos positivos más importantes.

La metodología también sirvió para detectar las sinergias y los compomisos (trade-off) entre servicios ecosistémicos. Este enfoque holístico puede servir de base para la valoración de los beneficios de cada servicio ecosistémico y la gestión integrada del terreno o paisaje evaluado.

Los resultados han sido publicados en el número de diciembre 2018 de la revista de libre acceso Sustainability:

Gudrun Schwilch, Tatenda Lemann, Örjan Berglund, Carlo Camarotto, Artemi Cerdà, Ioannis N. Daliakopoulos, Silvia Kohnová, Dominika Krzeminska, Teodoro Marañón, René Rietra, Grzegorz Siebielec, Johann Thorsson, Mark Tibbett, Sandra Valente, Hedwig van Delden, Jan van den Akker, Simone Verzandvoort, Nicoleta Olimpia Vrînceanu, Christos Zoumides, Rudi Hessel (2018), Assessing impacts of soil management measures on Ecosystem Services. Sustainability, 10 (12), 4416, doi:10.3390/su10124416.

Las propiedades abióticas del suelo, como la textura, la disponibilidad de nutrientes y el agua, son esenciales para el establecimiento y desarrollo de las plantas terrestres. Los hongos micorrícicos, que son hongos que viven en simbiosis con las raíces de las plantas, también son fundamentales para el crecimiento de estas plantas. Esta simbiosis favorece un intercambio de carbohidratos y nutrientes que beneficia a ambos organismos, la planta y el hongo. Por lo tanto, se espera que dependiendo de las comunidades micorrícicas (en términos de especie y rasgos morfológicos) con las que se establezca esta simbiosis, la planta experimentará un desarrollo diferente, en cuanto a sus rasgos químicos y morfológicos.

Con el fin de comprender mejor las relaciones que se establecen entre la planta y los hongos micorrícicos, investigadores del IRNAS-CSIC y la Universidad de Sevilla, en colaboración con investigadores de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) y la Universidad de Reading (Reino Unido), han realizado un estudio para conocer estas relaciones entre la encina y los hongos ectomicorrícicos simbiontes.

El área de estudio, el Corredor Verde del Guadiamar (Sevilla), sufrió un vertido minero dejando numerosas hectáreas de suelos contaminados por elementos traza. Veinte años después del accidente y de las medidas de fitorremediación instauradas, se siguen registrando concentraciones de elementos traza; por lo que el papel de los hongos ectomicorrícicos puede ser especialmente importante en estos suelos degradados.

En el presente estudio, encontramos que los hongos ectomicorrícicos explican más sobre los rasgos de la encina (en especial los rasgos de la raíz) que las propiedades abióticas del suelo. La simbiosis establecida con las dos especies más abundantes (Hebeloma cavipes y Thelephora terrestris) se relacionó con una posición conservativa en el “espectro de economía de la raíz”. Rasgos conservativos, como mayor densidad y mayor contenido de materia seca en la raíz, permite la supervivencia del árbol en ambientes adversos. Hebeloma cavipes y Thelephora terrestris se caracterizaron por una alta formación de rizomorfos, un rasgo fúngico que mejora la adquisición de agua y fosfato a través de un mecanismo exploratorio de larga distancia. Es probable que esta simbiosis específica encontrada entre planta-hongo fuera establecida como consecuencia de una limitación de recursos en el medio.

La transferencia de elementos traza del suelo a la raíz y a la hoja fue medida y, a pesar de la alta concentración en suelo, la acumulación de elementos traza en las hojas fue relativamente baja. Estos resultados confirman el potencial de la encina como especie fitoestabilizadora en suelos contaminados, dada su habilidad para prevenir la translocación de contaminantes a la biomasa aérea. Sin embargo, no se debe únicamente a la naturaleza de la encina, ya que la transferencia de elementos traza estaba altamente explicada por la comunidad de hongos ectomicorrícicos asociados, sugiriendo que las interacciones con estos hongos juegan un papel importante en la capacidad potencial de esta especie leñosa en retener los elementos traza en las raíces.

Estos hallazgos apoyan que las comunidades de hongos ectomicorrícicos, y sus rasgos funcionales, median en el rendimiento de la encina en suelos contaminados con elementos traza, y tienen gran influencia en la capacidad fitorremedidora de la planta.

Este estudio ha sido publicado en la revista Frontiers in Plant Science:

Gil-Martínez, M., López-García, Á., Domínguez, M. T., Navarro-Fernández, C. M., Kjøller, R., Tibbett, M., & Marañón, T. (2018). Ectomycorrhizal Fungal Communities and Their Functional Traits Mediate Plant–Soil Interactions in Trace Element Contaminated Soils. Frontiers in Plant Science, 9, 1682.