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.

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.

En portada de la revista Journal of Ecology

El último número de la revista Journal of Ecology (vol. 105, issue 5, septiembre 2017) dedica su portada al trabajo sobre variabilidad climática y rasgos funcionales del matorral de Doñana.

Como se indica en el blog de la revista, la imagen muestra a Carmen Padilla (estudiante de doctorado) recogiendo hojas para el estudio de rasgos funcionales; la foto fue tomada en Doñana por Ignacio Pérez Ramos.

Este artículo ya fue reseñado en el blog del proyecto RESTECO cuando apareció publicado en línea en 28 febrero 2017:

http://www.resteco.es/es/diversidad-funcional-y-estabilidad-frente-al-cambio-climatico

El artículo completo se puede descargar en la web de la revista:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.12747/full

La foto de portada también se puede ver en Pinterest:

https://www.pinterest.com/pin/562316703465731615/

Rasgos funcionales de las plantas y propiedades del ecosistema

Los rasgos o atributos de las plantas, resultantes de procesos evolutivos y fisiológicos, han configurado una extraordinaria diversidad funcional entre la miríada de especies que colonizan los diferentes hábitats del planeta.

La ecología basada en rasgos nos sirve para entender mejor el ensamblaje de las comunidades, la función de los ecosistemas y la respuesta a los cambios ambientales.

Investigadores del proyecto RESTECO y de la Universidad de Códoba han participado en el Simposio “Covariación entre rasgos: relaciones estructurales y funcionales en ecología vegetal” que ha tenido lugar en Exeter (Reino Unido) del 27 al 29 de junio 2017.

Se han presentado dos comunicaciones.

1) Los rasgos funcionales de los árboles afectan a las propiedades del suelo y a la provisión de servicios ecosistémicos. Un estudio de siete especies de árboles plantadas en los suelos recuperados del Corredor Verde del Guadiamar (Sevilla, Expaña) ha mostrado diferencias significativas en los rasgos (SLA, LDMC, SRL, RDMC) y la composición química de hojas y raíces. Estas diferencias en rasgos influyen sobre su capacidad para retener los contaminantes (elementos traza) en el suelo, técnica denominada fitoestabilización. También influyen sobre la capacidad de almacenar carbono en biomasa y suelo, y por tanto contribuir a la mitigación del cambio climático.

2) Dentro de los rasgos vegetales, las raíces están menos estudiadas y sin embargo tienen un papel crucial en las estrategias del uso de recursos y el funcionamiento del ecosistema. Se han estudiado los patrones de variación de 5 rasgos radiculares en 80 especies de plantas leñosas distribuidas por 18 sitios y 5 zonas del sur de España. Se ha encontrado una correlación entre rasgos que corresponde al espectro de economía de la raíz, como dimensión primaria de variación. Sin embargo, otras dimensiones, como el diámetro o la asociación con hongos micorrícicos, son también relevantes.

El resumen y copia del póster se pueden consultar en el repositorio Digital CSIC:

Marañón et al. (2017) Traits influence the role of trees on ecosystem services: phytostabilization of trace elements and carbon sequestration.

Villar at al. (2017) Root traits across environmental gradients in Mediterranean woody communities: are they aligned along a single acquisition-conservation axis?