Asistencia a la 12ª Conferencia Internacional de Cierre de Minas

El pasado mes de septiembre se celebró la 12ª Conferencia Internacional de Cierre de Minas en Leipzig (Alemania). Este congreso, organizado por la Technical University Bergakademie Freiberg, es uno de los referentes a nivel mundial entre los profesionales que desarrollan su actividad en el sector de cierre de minas. Los principales temas que se trataron y que preocupan en el sector son: establecer  planes integrados de vida en la minería, diseñar usos del suelo sostenibles desde el punto de vista social y ambiental, aumentar el valor del escenario post-minería, y establecer ecosistemas estables y autorregenerativos, entre otros.

Debido a la urgente  necesidad de mejorar la recuperación de zonas mineras ya abandonadas y en proceso de cierre, investigadores del IRNAS-CSIC, la Universidad de Sevilla, la Universidad de Reading y la Haute École Condorcet han colaborado para presentar un artículo y una comunicación oral en esta conferencia.

Gil-Martínez M, Domínguez MT, Navarro-Fernández CM, Crompot H, Tibbett M , Marañón T (2018). Long-term effects of trace elements contamination on soil microbial biomass and enzyme activities, in C Drebenstedt, F von Bismarck, A Fourie & M Tibbett (eds), Proceedings of the 12th International Conference on Mine Closure, Technical University Bergakademie Freiberg, Germany, pp. 633-644.

Se han presentado los resultados de la aplicación de una estrategia de fitoestabilización en zonas mineras contaminadas por metales pesados. En la zona de estudio del Corrredor Verde del Guadiamar, donde la fitoestabilización lleva sucediendo durante 19 años, se ha descubierto cómo la forestación mejora la fertilidad y biomasa microbiana del suelo, lo que indica una mejor calidad de este. Además se ha visto cómo diferentes especies arbóreas tienen un efecto diferente en el suelo y sus comunidades microbianas. El álamo blanco es una especie que ayuda a neutralizar el suelo y recuperar niveles adecuados de nutrientes en el suelo. En cambio, el pino piñonero acidifica el suelo, aumentando la disponibilidad de metales pesados y reduciendo las comunidades microbianas. Por lo tanto, en la forestación es recomendable adecuar las especies a las condiciones específicas de la zona minera a recuperar.

Durante esta conferencia, Marta Gil-Martínez investigadora predoctoral del IRNAS-CSIC, pudo visitar el Proyecto de Remediación de Relaves de las Minas de Uranio de Wismut, el cual comenzó en 1991 y en la actualidad siguen los trabajos de limpieza, de perfilado y de establecimiento de cubiertas. La última cubierta consiste en diferentes tipos de vegetación para establecer zonas de bosque y zonas abiertas de herbáceas, para maximizar la biodiversidad.

Trabajo Fin de Grado sobre fitoestabilización y materia orgánica del suelo

Los árboles plantados en suelos contaminados por elementos traza aportan materia orgánica y contribuyen a reducir la movilidad de los contaminantes y estabilizarlos en el suelo, proceso conocido como “fitoestabilización”.

Dentro de la colaboración entre el IRNAS, CSIC y la Universidad de Sevilla, Juan Fernando Montero, bajo la dirección de la investigadora del proyecto RESTECO María T. Domínguez, ha presentado en julio 2018, en la Facultad de Química, el trabajo fin de grado titulado “Caracterización de fracciones de carbono orgánico en suelos reforestados tras el accidente de Aznalcóllar (Corredor Verde del Guadiamar)”.

En este trabajo de han analizado distintas fracciones de carbono orgánico del suelo, comparando puntos situados bajo diferentes especies de árbol (álamo blanco, pino piñonero y acebuche). Se ha repetido el estudio en dos zonas contrastadas, con diferentes niveles de acidez del suelo.

Mediante la técnica de espectroscopía de infrarrojos con transformada de Fourier (FTIR) se han caracterizado los grupos funcionales en muestras de suelo y de hojarasca. El patrón del espectro para las muestras de suelo difería del de las muestras de hojarasca, en particular en la zona de pH neutro o básico, debido a que la actividad microbiana y la descomposición de la hojarasca son más intensas en esas zonas.

Presentación en el Congreso Ibérico de Suelos

Con el lema “el suelo, recurso sostenible para la bioeconomía” ha tenido lugar el VIII Congreso Ibérico de las Ciencias del Suelo, en San Sebastián, del 20 al 22 de junio 2018.

Como parte de la 3ª sesión, dedicada a la “protección y restauración de suelos”, investigadores de los proyectos RECARE y RESTECO han presentado la comunicación titulada “Estrategias de restauración del suelo en la cuenca del río Guadiamar. Evaluación de 20 años de seguimiento tras el accidente minero de Aznalcóllar”.

En el trabajo se resume el seguimiento realizado de los suelos contaminados y recuperados, durante los 20 años posteriores al vertido minero de Aznalcóllar. Se evalúa el éxito de las aplicaciones de enmiendas (espuma azucarera y compost de biosólido), mostrando resultados de una parcela experimental, con la evolución durante 14 años de pH y carbono orgánico.

A gran escala, se muestran resultados de una prospección de suelos a lo largo de los ríos Agrio y Guadiamar, con niveles elevados de Cd y Zn en algunos puntos de taludes y cauce fluvial.

Una copia del póster se puede consultar en Digital CSIC.

Jornada de investigación sobre recuperación de suelos y servicios ecosistémicos

El accidente de la mina de Aznalcóllar (Sevilla) en abril de 1998 fue una catástrofe ecológica y socioeconómica a gran escala. La posterior limpieza y recuperación de los suelos contaminados, su forestación y la creación de un espacio protegido – Corredor Verde del Guadiamar – han significado un estudio de caso de restauración ecológica con relieve internacional.

Con motivo del vigésimo aniversario de dicho accidente minero, el 26 de abril de 2018 ha tenido lugar en el IRNAS, CSIC de Sevilla una Jornada de Investigación con el título Recuperación de suelos y servicios ecosistémicos. Fue inaugurada por José Enrique Fernández (Director del IRNAS), Isabel González (Directora del Programa de Doctorado Recursos Naturales y Medio Ambiente, Universidad de Sevilla) y Margarita Paneque (Delegada del CSIC en Andalucía).

La jornada comprendió seis ponencias y una mesa redonda. Miguel Ferrer (EBD, CSIC), que era Director de la Estación Biológica de Doñana en 1998, presentó una perspectiva histórica de los impactos ecológicos del vertido y sus enseñanzas para la prevención de este tipo de accidentes.

Francisco Cabrera (IRNAS, CSIC) y Emilio Galán (Universidad de Sevilla) trataron el tema de la recuperación de los suelos contaminados por elementos traza. Paula Madejón (IRNAS, CSIC) presentó las medidas de recuperación evaluadas por el IRNAS para el proyecto europeo RECARE, junto con la exhibición de un video.

María Teresa Domínguez (Universidad de Sevilla) resaltó los servicios ecosistémicos, en especial de regulación, que proporcionan los suelos recuperados del Guadiamar. Francisco Quirós (Junta de Andalucía) señaló que el objetivo actual de los gestores del Paisaje Protegido Corredor Verde del Guadiamar es consolidar el corredor ecológico para la conservación de la biodiversidad, con la potenciación de los servicios ecosistémicos, especialmente los de regulación y los culturales.

Foto: Bruno Sester (CSIC)

La Jornada terminó con una mesa redonda moderada por Teodoro Marañón (IRNAS), con el tema “Un espacio natural recuperado: retos y oportunidades”. Hubo consenso en señalar que el principal reto científico-técnico tras el vertido fue la rápida limpieza y recuperación de la zona contaminada. Entre las oportunidades, se destacó la creación del nuevo espacio protegido y su función como corredor ecológico, favoreciendo la conservación de la biodiversidad. Desde el punto de vista científico, se mencionó la oportunidad de contar con un laboratorio natural donde ensayar y evaluar técnicas de recuperación de suelos contaminados. Se consideró muy relevante la transferencia de conocimiento y tecnología (adquiridos en estos 20 años después del accidente) para su aplicación en otros casos similares.

Contaminación y colonización por hongos ectomicorrícicos asociados a la encina

El desastre ambiental ocasionado por la rotura de la balsa de decantación de la mina de Aznalcóllar, Sevilla (en 1998), dejó tras de sí hectáreas de tierras contaminadas. Las tareas de descontaminación y restauración del ecosistema dieron lugar al establecimiento de una zona verde y protegida ambientalmente, el Corredor Verde del Guadiamar. La restauración fue llevada a cabo a través de plantaciones de vegetación autóctona, sin embargo, no se incluyó la restauración de la flora microbiana del suelo, un componente crucial para el funcionamiento de los ecosistemas terrestres.

Un equipo de investigación del IRNAS, CSIC, en colaboración con la EEZ, CSIC, la Universidad de Sevilla y la Universidad de Copenhague (Dinamarca) han evaluado el estado de la comunidad de hongos ectomicorrícicos (ECM) asociados a las raíces de la encina (Quercus ilex) en los suelos contaminados y recuperados del Guadiamar. Los hongos ectomicorrícicos forman asociaciones simbióticas principalmente con árboles. Estos hongos desarrollan una envoltura de hifas alrededor de las puntas de las raíces de los árboles donde se desarrolla el intercambio de nutrientes (carbohidratos por nitrógeno principalmente) inherente de este tipo de simbiosis. Un sólo árbol puede estar colonizado a la vez por varias especies de hongos. Sin embargo, dentro del grupo de especies de hongos capaces de desarrollar este tipo de simbiosis hay diferencias funcionales, tanto a nivel de toma de nutrientes e intercambio con la planta, como a la protección frente a elementos traza que confieren a la planta. Estas diferencias pueden inferirse, en parte, de la morfología de estos hongos, pero pocos estudios se han basado en la caracterización de puntas de raíz micorrizadas individuales para inferir los efectos de un impacto ambiental sobre las comunidades de hongos ectomicorrícicos.

La caracterización molecular y morfológica de los hongos ectomicorrícicos asociados a encinas en un gradiente de contaminación en el Corredor Verde del Guadiamar permitió descubrir que la contaminación está afectando de hecho a la composición funcional de la comunidad ECM. En las zonas más contaminadas se apreció una reducción en la abundancia de hongos capaces de explorar el sustrato a larga y media distancia, pudiendo, en consecuencia, afectar al estatus nutricional de los árboles de sitios contaminados.

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

López-García, Á., Gil-Martínez, M., Navarro-Fernández, C. M., Kjøller, R., Azcón-Aguilar, C., Domínguez, M. T., Marañón, T. (2018). Functional diversity of ectomycorrhizal fungal communities is reduced by trace element contamination. Soil Biology and Biochemistry, 121: 202-211.

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.03.021

Medidas para recuperar suelos contaminados: estudio de caso del Guadiamar

La contaminación del suelo es una de las principales preocupaciones ambientales a escala global. En el proyecto europeo RECARE se abordan distintas amenazas de degradación del suelo y se proponen medidas y soluciones para la recuperación de suelos degradados.

Un equipo de investigación del IRNAS, CSIC participa en el proyecto RECARE y ha contribuido con la evaluación de medidas de recuperación de suelos contaminados en el estudio de caso del Corredor Verde del Guadiamar (Sevilla). Se ha propuesto la implementación de un proceso de fitorrecuperación en tres fases: adición de enmiendas, plantación de árboles y monitorización continua del sistema.

1) En primer lugar, se presentaron los resultados de un estudio de larga duración (desde el año 2002 a 2016) en el que se aplicaron dos tipos de enmiendas (espuma de azucarera y compost biosólido) al suelo contaminado. La efectividad del tratamiento se evaluó midiendo la biomasa de las plantas y  las concentraciones de elementos traza (ET) en las mismas, así como la transferencia de estos elementos del suelo a la planta. Las enmiendas inorgánicas ricas en cal fueron muy efectivas para aumentar el pH del suelo y reducir la disponibilidad (movilidad) de TE; mientras que las enmiendas orgánicas fueron efectivas para compensar la pérdida de materia orgánica del suelo.

2) En segundo lugar, se presentaron los efectos sobre la recuperación del suelo de siete especies de árboles (Populus alba, Celtis australis, Fraxinus angustifolia, Quercus ilex, Olea europaea, Ceratonia siliqua y Pinus pinea), plantados en suelos recuperados. Se midió la concentración de ET en hojas y raíces de los árboles, así como en el suelo subyacente, en 2014 (árboles de unos 15 años). Se evaluó la capacidad de fitoestabilización de ET por las diferentes especies, en base a la retención por las raíces y la baja translocación a las hojas.

3) En este proceso de fitorrecuperación de suelos contaminados es necesario el seguimiento y la monitorización a largo plazo de la disponibilidad de ET en los suelos y su concentración en los distintos organismos (flora y fauna) que forman la red trófica. La evaluación continua de los resultados modificará la aplicación de las medidas de recuperación en un ciclo de gestión adaptativo.

El trabajo ha sido publicado en el número especial de la revista Catena titulado “Testando la Conservación de Suelos”, que recopila los resultados de los diferentes estudios de caso del proyecto RECARE.

Madejón P., Domínguez M.T., Gil-Martínez M., Navarro-Fernández C.M., Montiel-Rozas M.M., Madejón E., Murillo J.M., Cabrera F., Marañón T.  Evaluation of amendment addition and tree planting as measures to remediate contaminated soils: The Guadiamar case study (SW Spain). 2018. Catena 166: 34-43.

Veinte años de estudios ambientales en el Guadiamar

El accidente de la mina de Aznalcóllar (sur de España), en abril de 1998, fue una catástrofe ecológica y socioeconómica a gran escala. Desde entonces, el grupo de investigación SOIL-PLANT del IRNAS, CSIC ha estado trabajando en el área afectada por el vertido minero (actualmente Corredor Verde del Guadiamar).

Con ocasión del 20 aniversario de esta catástrofe ambiental, se ha preparado una revisión de todos los estudios realizados sobre las relaciones entre suelos y plantas, en la zona contaminada y recuperada del Corredor Verde del Guadiamar. Esta revisión es una contribución de los proyectos RECARE y RESTECO.

En el artículo se revisa en profundidad la información publicada sobre la caracterización de los lodos y los suelos contaminados, así como la monitorización de los elementos traza y su dinámica en el sistema suelo-planta. Se revisan los efectos de diferentes tipos de enmiendas para recuperar los suelos, a diferentes escalas espaciales y su efectividad con el tiempo. Se muestran los niveles de elementos traza en el suelo y su transferencia a las plantas (cultivos, hierbas, arbustos y árboles) para evaluar los posibles efectos de toxicidad en la red trófica. Se examina la utilidad de algunas plantas (acumuladoras) para su posible uso como biomionitores de la contaminación por elementos traza en el medio ambiente. Finalmente se discute la experiencia adquirida durante estos 20 años de estudios ambientales en el Corredor Verde del Guadiamar, considerado internacionalmente como una experiencia relevante de fitorrecuperación de suelos contaminados a gran escala.

El trabajo de revisión  será publicado en el número de junio 2018 de la revista Science of the Total Environment.

Madejón P., Domínguez M.T., Madejón E., Cabrera F., Marañón T., Murillo J.M. 2018. Soil-plant relationships and contamination by trace elements: A review of twenty years of experimentation and monitoring after the Aznalcóllar (SW Spain) mine accident. Science of the Total Environment 625: 50–63.

Taller sobre servicios ecosistémicos

Los servicios ecosistémicos son las contribuciones directas e indirectas de los ecosistemas al bienestar humano. La recuperación de los suelos contaminados por el vertido de la mina de Aznalcóllar y la formación del Corredor Verde del Guadiamar (Sevilla) proporcionan múltiples servicios ecosistémicos a la sociedad local y regional.

Se ha celebrado, el 29 de noviembre de 2017, un Taller participativo para evaluar los servicios ecosistémicos y los beneficios asociados, que resultan de la aplicación de dos medidas de recuperación de suelos contaminados: adición de enmiendas y plantación de árboles.

El Taller fue organizado por el IRNAS, CSIC y Evenor-Tech, como parte de los proyectos RECARE y RESTECO. Tuvo lugar en el Centro de Visitantes del Guadiamar en Aznalcázar (Sevilla), gracias a la colaboración de Guadiamar Educa.

Los beneficios que tuvieron mayor valoración por los agentes de interés fueron los asociados a los servicios de regulación, como la estabilización de contaminantes, la formación de suelo y la mitigación del cambio climático por el secuestro de carbono. También fueron muy valorados los servicios culturales, relativos a las actividades recreativas, ecoturismo, valor paisajístico del espacio restaurado y su condición de laboratorio natural para investigaciones ambientales. Por último se mencionaron algunos servicios de abastecimiento, como la producción de biocombustible y de forraje para el ganado equino.

Las presentaciones del Taller y el informe de resultados se podrán consultar en la plataforma Recare-hub.

Rasgos funcionales de las raíces en bosques y matorrales mediterráneos

Las raíces juegan un papel fundamental en las funciones de la planta (absorción y almacenamiento de agua y nutrientes), así como para el funcionamiento del ecosistema (productividad primaria). La actividad de las raíces está en muchos casos relacionada con rasgos estructurales, como el diámetro de la raíz, su densidad y superficie específica. Sin embargo, hay pocos estudios sobre los rasgos funcionales de la raíz y su importancia en ambientes mediterráneos.

Investigadores del proyecto RESTECO y de la Universidad de Córdoba han explorado la variación de rasgos estructurales de la raíz de 80 especies leñosas mediterráneas (matorrales y árboles) a lo largo de un amplio gradiente regional de condiciones ambientales en el sur de España; cubriendo desde 200 hasta 2.000 mm de precipitación anual.

En general, se encontraron relaciones fuertes entre la mayoría de los rasgos estructurales de la raíz. Por ejemplo, aquellas especies con una superficie específica de la raíz elevada tenían raíces más finas y con baja densidad del tejido. La tendencia principal de variación se interpretó como el “espectro de la economía de la raíz”. Sin embargo, el diámetro de la raíz no estaba completamente alineado a lo largo de este eje principal. Es necesario estudiar otros rasgos y explorar la existencia de un espectro multidimensional de rasgos de raíz, como sugieren algunos autores.

La disponibilidad de agua y de nutrientes en el suelo fue el principal impulsor de la variación de los rasgos de la raíz. Así, las comunidades de plantas que crecían en ambientes más productivos (con mayor disponibilidad de agua, nitrógeno y materia orgánica en el suelo) estaban dominadas por especies con rasgos de raíz asociados con una adquisición rápida de recursos. Una disminución de la disponibilidad de agua causada por el cambio climático limitará el elenco de especies de distintas comunidades vegetales y modificará profundamente su funcionamiento.

Este estudio ha sido publicado en la revista Plant and Soil (en línea desde 23 octubre 2017) y forma parte de un número monográfico sobre rasgos funcionales de raíces.

de la Riva, E.G., Marañón, T., Pérez-Ramos, I.M., Navarro-Fernández, C.M., Olmo, M., Villar, R. (2017). Root traits across environmental gradients in Mediterranean woody communities: are they aligned along the root economics spectrum? Plant and Soil doi.org/10.1007/s11104-017-3433-4

Contribución a curso sobre materia orgánica del suelo

En la situación actual de cambio climático cobra relevancia el almacenamiento de carbono en los ecosistemas terrestres, en particular en los suelos forestales, como una forma de mitigar el aumento de CO2 en la atmósfera y reducir su efecto de calentamiento global.

El investigador Teodoro Marañón ha impartido una conferencia sobre “El suelo y la materia orgánica en la provisión de servicios ecosistémicos”, donde ha introducido el concepto de “servicio ecosistémico” y ha resaltado la importancia del carbono almacenado en el suelo para la mitigación del cambio climático. Se han mostrado resultados de los proyectos RECARE y RESTECO.

Esta conferencia forma parte del Curso “Materia orgánica del suelo: metodología para su análisis y su incidencia en el medioambiente y el cambio climático”, coordinado por José María de la Rosa Arranz, que está teniendo lugar en el IRNAS, CSIC de Sevilla, 16-19 octubre 2017.

La copia en pdf de las diapositivas de la conferencia se puede descargar de Digital CSIC.