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Siembras experimentales de bellotas de encina bajo la cubierta de matorral en el Corredor Verde del Guadiamar (en la foto María T. Domínguez). Se divisa al fondo (derecha) el vertedero de la mina de Aznalcóllar, y a la izquierda la balsa siniestrada en el accidente minero.
La pérdida de suelo por erosión es uno de los principales problemas de la cuenca mediterránea, que podría verse agravado bajo los distintos escenarios de cambio climático que amenazan a la región. En este contexto, la revegetación de suelos contaminados y zonas agrícolas abandonadas en ambientes mediterráneos es crucial para reducir las pérdidas de suelo y controlar la dispersión de la contaminación a zonas distantes. Sin embargo, el éxito de las reforestaciones en zonas mediterráneas degradadas es frecuentemente muy bajo, debido a la elevada mortalidad de los plantones bajo las condiciones extremas de estrés hídrico y lumínico que caracterizan a estas zonas. La necesidad de proponer técnicas alternativas de reforestación propició en la última década una serie de estudios sobre el uso potencial de las relaciones positivas planta-planta para la restauración de zonas degradadas. Estos trabajos pusieron de manifiesto que la presencia de matorral pionero (planta nodriza) facilitaba el establecimiento bajo su copa de otras especies de estadíos sucesionales más avanzados, debido principalmente al amortiguamiento de las condiciones ambientales y a la mejora de la fertilidad y actividad biológica del suelo en este micro-ambiente. El efecto del matorral nodriza sobre la estabilización de la contaminación del suelo había sido muy poco estudiado. Un equipo del IRNAS, liderado por María T. Domínguez, ha realizado un estudio sobre el potencial de estas relaciones positivas planta-planta para la restauración de zonas contaminadas por elementos traza (ET), como cadmio, arsénico y plomo.
El estudio, publicado en el número de septiembre de la revista Journal of Environmental Management, se basó en experimentos de campo desarrollados en el Corredor Verde del Guadiamar (Sevilla), zona afectada por el vertido minero de Aznalcóllar (abril de 1998) y que fue posteriormente sometida a un proyecto de restauración a gran escala. En distintas parcelas situadas a lo largo de un gradiente de contaminación de suelo se realizó la siembra de bellotas de encina (Quercus ilex subsp. ballota) en distintos micrositios: zonas abiertas (desprovista de protección por el matorral) y zonas protegidas bajo retama (Retama sphaerocarpa) o labiérnago (Phillyrea angustifolia). Durante tres años se realizó un seguimiento de la supervivencia y el crecimiento de las plántulas de encina emergidas, y se realizaron una serie de análisis para valorar el efecto de la presencia del matorral en la propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, y para evaluar la movilidad y absorción de ET por las plántulas creciendo en los distintos micrositios. El efecto protector o facilitador del matorral consistió principalmente en la atenuación de la cantidad de radiación a nivel del suelo, con el consiguiente amortiguamiento de las temperaturas extremas. Al sembrar las bellotas bajo el matorral, la supervivencia de las plantas emergidas aumentó notablemente: mientras bajo la protección por el matorral la supervivencia fue superior al 85%, en las zonas abiertas no alcanzó el 30% después de tres años de la siembra de las bellotas. El efecto facilitador sobre el crecimiento de las plántulas de encina aumentó a lo largo del gradiente de estrés químico (contaminación del suelo) considerado. Aunque la acumulación de elementos traza en la biomasa aérea fue superior en las plántulas emergidas bajo matorral que en las emergidas en zonas abiertas, el sombreo proporcionado por el matorral permitió que las plántulas tolerasen mejor las condiciones de toxicidad de los suelos más contaminados, donde la acidificación extrema del suelo favoreció una alta disponibilidad de elementos traza potencialmente tóxicos para las plantas. Los resultados sugieren que la plantación de especies de matorral debe ser potenciada en la restauración de zonas degradadas por la minería. La presencia del matorral crea una heterogeneidad espacial en las condiciones de luz, humedad y fertilidad del suelo que es más propicia para el establecimiento de otras especies de árboles. En estudios complementarios se ha podido comprobar que la colonización y uso de la zona restaurada por la fauna también es muy dependiente de la cobertura arbustiva. Un diseño de plantación en mosaico, con abundancia de parches arbustivos de distinta densidad, podría favorecer la presencia de un mayor número de taxones animales, y una mayor conectividad de la zona restaurada con su matriz ecológica.
Este estudio ha sido una contribución del equipo del IRNAS al proyecto europeo RECARE sobre “Prevención y recuperación de suelos degradados en Europa”.
Referencia del artículo:
Experimental sowing of Quercus ilex acorns under shrubs in the Guadiamar Green Corridor (María T. Domínguez in the photo).
The revegetation of polluted sites and abandoned agricultural soils is critical to reduce soil losses and to control the spread of soil pollution in the Mediterranean region, which is currently exposed to the greatest soil erosion risk in Europe. However, events of massive plant mortality usually occur during the first years after planting, mainly due to the adverse conditions of high irradiance and drought stress. The need for alternative afforestation techniques prompted a number of studies during the last decade to explore the potential application of positive plant-plant interactions for the restoration of degraded sites. Many studies in Mediterranean ecosystems have reported that the presence of pioneer shrub species (often called nurse plants) facilitates the establishment of other late-successional species under their canopies, mainly due to the amelioration of extreme temperature conditions and the improvement of plant water status but also by the concurrence of better soil conditions under the shrubs. To date, very few studies have assessed the role of the chemical stress (i.e. high concentrations of toxic elements in the soils) in the intensity of the facilitation by shrubs. A team from IRNAS, led by María T. Domínguez, has analyzed the role of the nurse shrubs on the restoration of polluted Mediterranean sites. The results have been published in the September number of Journal of Environmental Management.
The study was conducted at the Guadiamar Green Corridor (Sevilla), an area that was polluted by a large mine spill in 1998 and later afforested. We used nurse shrubs (Phillyrea angustifolia and Retama sphaerocarpa) as planting microsites for acorns of Holm oak (Quercus ilex subsp. ballota) along a gradient of soil pollution, and monitored seedling growth, survival, and chemical composition during three consecutive years. Seedling survival greatly increased (from 20% to more than 80%) when acorns were sown under shrub, in comparison to the open, unprotected matrix. Facilitation of seedling growth by shrubs increased along the gradient of soil pollution, in agreement with the stress gradient hypothesis that predicts higher intensity of the facilitation effects with increasing abiotic stress. Although the accumulation of trace elements in seedling leaves was higher underneath the shrubs, the shading conditions provided by the shrub canopy allowed seedlings to cope with the toxicity provoked by the concurrence of low pH and high trace element concentrations in the most polluted sites. Our results show that the use of shrubs as nurse plants is a promising tool for the cost-effective afforestation of polluted lands under Mediterranean conditions.
This study is a contribution of the IRNAS team to the European project RECARE – “Preventing and remediating degradation of soils in Europe through Land Care”.