Plantación de semillas de encina para su crecimiento en suelos contaminados por elementos traza. En este caso se colocaron las semillas debajo de los arbustos preexistentes para proporcionar cierto sombreado a las plantas emergidas (Teodoro Marañón (IRNAS-CSIC - Av. Reina Mercedes, 10. Sevilla))

Fitoestabilización de suelos contaminados (Spain)

Fitoestabilización (spanish)

Description

Introducción de plantas para la inmovilización de los elementos traza contaminantes del suelo

Introducción de plantas para la inmovilización de los elementos traza contaminantes del suelo. Las raíces de las plantas retienen el suelo, evitando que pueda ser arrastrado por la erosión hídrica o eólica. Además, las raíces pueden retener en su superficie elementos traza contaminantes del suelo, sobre todo cationes como Cd, Zn, Pb Cu o Mn, evitando que estén libres en la disolución del suelo. Es importante para que la técnica sea efectiva que la planta retenga estos elementos en el sistema radicular, y que no haya transporte de estos elementos desde la raíz a los tejidos aéreos de la planta, lo cual podría suponer un riesgo de ingestión de contaminantes por los herbívoros y la acumulación de estos contaminantes a lo largo de la cadena trófica. Para ello es preciso realizar prospecciones o ensayos previos para seleccionar las especies locales que muestren una baja acumulación de contaminantes en la biomasa aérea. Es asimismo importante que las especies usadas estén adaptadas a las condiciones ambientales locales y tengan tolerancia a la contaminación del suelo.

Reducir las pérdidas de suelo por erosión, estabilizar los elementos traza del suelo, aportar materia orgánica al suelo y mejorar la calidad del paisaje

El establecimiento de esta tecnología normalmente implica la preparación previa del terreno. Es recomendable la adición previa de enmiendas para inmovilizar los elementos traza del suelo, añadiendo aquellas enmiendas que modifiquen el pH de manera que se favorezca la precipitación/inmovilización del elemento o elementos en cuestión (pH básicos para la inmovilización de elemento catiónicos como Pb, Zn, Cd, Cu o Ni; y pH neutros o ligeramente ácidos para la movilización de As). Posteriormente, preparar el terreno para la plantación de las especies seleccionadas, en función de las características ambientales de la zona y el tipo de contaminación (preparación de alcorques para favorecer la mayor retención de agua en el suelo inmediatamente circundante a los plantones en zonas de clima mediterráneo con fuerte sequía estival). Posteriormente, realizar la plantación. Realizar actividades de mantenimiento de las plantaciones durante, al menos, los primeros años. En clima mediterráneo es importante realizar riegos de mantenimiento durante los primeros veranos posteriores a la plantación para evitar mortalidades masivas por sequía estival. El mantenimiento también debe incluir la reposición de los plantones que sufren mortalidad. Es recomendable analizar análisis periódicos de la calidad del suelo (pH, cantidad de materia orgánica y cantidades disponibles de elementos traza) y medidas de crecimiento y análisis químicos de la vegetación para comprobar que no hay movilidad de la contaminación en el sistema suelo-planta.

Esta tecnología proporciona muchos beneficios para la calidad ambiental de la zona afectada por contaminación por elementos traza. Se reduce la erosión hídrica y eólica, y por lo tanto el riesgo de que la contaminación contenida en las partículas de suelo pueda ser expandida a zonas colindantes. La vegetación aporta materia orgánica, lo que a la larga también puede contribuir a inmovilizar ciertos elementos traza, como Cu y Pb, y favorece el secuestro de carbono en el sistema. La revegetación de la zona también mejora la calidad estética del paisaje. En el ambiente humano, la mejora de la calidad ambiental repercute positivamente en la calidad de vida de los habitantes de la zona afectada.
La zona dedicada a la fitoestabilización normalmente se excluye de las actividades productivas agrícolas por el posible riesgo de acumulación de elementos traza en la vegetación, por lo que en ciertas poblaciones puede percibirse que la aplicación de esta tecnología tenga un impacto negativo sobre la economía local.

Location

Location: Corredor verde del guadiamar, Sevilla, Spain

No. of Technology sites analysed:

Geo-reference of selected sites
  • -6.25073, 37.31479

Spread of the Technology:

In a permanently protected area?:

Date of implementation: less than 10 years ago (recently)

Type of introduction
Aspecto de una zona contaminada por elementos traza en la que se han aplicado enmiendas correctoras de la acidez al suelo y se ha favorecido el establecimiento de vegetación con fines de fitoestabilización, 14 años después de su implantación (José Manuel Murillo (IRNAS-CSIC - Av. Reina Mercedes, 10. Sevilla))
Aspecto de una zona con suelos contaminados por elementos traza, antes de que se realice ningún tratamiento de fitoestabilización. Las manchas más oscuras en el suelo se corresponden con parches de lodo procedente de la balsa de decantación de una minera. (José Manuel Murillo (IRNAS-CSIC - Av. Reina Mercedes, 10. Sevilla))

Classification of the Technology

Main purpose
  • improve production
  • reduce, prevent, restore land degradation
  • conserve ecosystem
  • protect a watershed/ downstream areas – in combination with other Technologies
  • preserve/ improve biodiversity
  • reduce risk of disasters
  • adapt to climate change/ extremes and its impacts
  • mitigate climate change and its impacts
  • create beneficial economic impact
  • create beneficial social impact
Land use

  • Cropland
    • Annual cropping
    • Tree and shrub cropping
    Number of growing seasons per year: 1
Water supply
  • rainfed
  • mixed rainfed-irrigated
  • full irrigation

Purpose related to land degradation
  • prevent land degradation
  • reduce land degradation
  • restore/ rehabilitate severely degraded land
  • adapt to land degradation
  • not applicable
Degradation addressed
  • soil erosion by wind - Ed: deflation and deposition
  • chemical soil deterioration - Ca: acidification, Cp: soil pollution
  • biological degradation - Bc: reduction of vegetation cover
SLM group
  • waste management/ waste water management
SLM measures
  • agronomic measures - A2: Organic matter/ soil fertility
  • vegetative measures - V1: Tree and shrub cover
  • management measures - M1: Change of land use type

Technical drawing

Technical specifications
None

Establishment and maintenance: activities, inputs and costs

Calculation of inputs and costs
  • Costs are calculated:
  • Currency used for cost calculation: Euro (€)
  • Exchange rate (to USD): 1 USD = 0.89 Euro (€)
  • Average wage cost of hired labour per day: n.a
Most important factors affecting the costs
Este coste está calculado para una densidad de plantación máxima de 980 plantas/ha. Para densidades menores los costes disminuyen considerablemente (7800 USD/ha para una densidad de 550 plantas/ha incluyendo establecimiento, mantenimiento y programa de seguimiento de la contaminación). El factor que más encarece los costes es la mano de obra, ya que la plantación de los plantones debe de hacerse de manera manual. No incluye los costes previos del diseño de las plantaciones. En los costes de mantenimiento se ha incluido una sola repetición de la adición de enmiendas. El número de veces que esta actividad tiene que repetirse dependerá de las condiciones de pH del suelo. Igualmente, se ha considerado la realización de un solo seguimiento de las condiciones del suelo y la acumulación de la contaminación en la vegetación. Es recomendable que estas operaciones de control se realicen durante varios años para poder tomar decisiones sobre la necesidad de aplicar la adición de enmiendas.
Establishment activities
  1. Marcación del terreno (Timing/ frequency: final del verano)
  2. Ahoyado y plantación plantones (Timing/ frequency: otoño (para clima Mediterraneo seco))
  3. Riego de establecimiento (Timing/ frequency: otoño)
  4. Programa de seguimiento de la contaminación (Timing/ frequency: Muestreos anuales; otoño posterior a las plantaciones)
Establishment inputs and costs
Specify input Unit Quantity Costs per Unit (Euro (€)) Total costs per input (Euro (€)) % of costs borne by land users
Labour
mano de obra ha 1.0 2822.4 2822.4
Equipment
uso de maquina ha 1.0 1620.0 1620.0
herramientas ha 1.0 70.0 70.0
Plant material
plantas ha 1.0 1400.0 1400.0
Fertilizers and biocides
fertilizante ha 1.0 112.0 112.0
biocidas ha 1.0 10.0 10.0
Total costs for establishment of the Technology 6'034.4
Total costs for establishment of the Technology in USD 6'780.22
Maintenance activities
  1. Gradeo para control riesgo incendio (Timing/ frequency: primavera)
  2. Reposición de marras (hasta 10% de plantación original) (Timing/ frequency: Otoño (para clima Mediterraneo seco))
  3. Riego de mantenimiento (Timing/ frequency: verano)
Maintenance inputs and costs
Specify input Unit Quantity Costs per Unit (Euro (€)) Total costs per input (Euro (€)) % of costs borne by land users
Labour
mano de obra ha 1.0 1480.64 1480.64
Equipment
uso de maquina ha 1.0 2200.0 2200.0
herramientas ha 1.0 5.0 5.0
Plant material
plantas ha 1.0 142.0 142.0
Fertilizers and biocides
fertilizante ha 1.0 112.0 112.0
biocidas ha 1.0 10.0 10.0
Other
Programa de seguimiento ha 1.0 734.72 734.72
Total costs for maintenance of the Technology 4'684.36
Total costs for maintenance of the Technology in USD 5'263.33

Natural environment

Average annual rainfall
  • < 250 mm
  • 251-500 mm
  • 501-750 mm
  • 751-1,000 mm
  • 1,001-1,500 mm
  • 1,501-2,000 mm
  • 2,001-3,000 mm
  • 3,001-4,000 mm
  • > 4,000 mm
Agro-climatic zone
  • humid
  • sub-humid
  • semi-arid
  • arid
Specifications on climate
n.a.
Slope
  • flat (0-2%)
  • gentle (3-5%)
  • moderate (6-10%)
  • rolling (11-15%)
  • hilly (16-30%)
  • steep (31-60%)
  • very steep (>60%)
Landforms
  • plateau/plains
  • ridges
  • mountain slopes
  • hill slopes
  • footslopes
  • valley floors
Altitude
  • 0-100 m a.s.l.
  • 101-500 m a.s.l.
  • 501-1,000 m a.s.l.
  • 1,001-1,500 m a.s.l.
  • 1,501-2,000 m a.s.l.
  • 2,001-2,500 m a.s.l.
  • 2,501-3,000 m a.s.l.
  • 3,001-4,000 m a.s.l.
  • > 4,000 m a.s.l.
Technology is applied in
  • convex situations
  • concave situations
  • not relevant
Soil depth
  • very shallow (0-20 cm)
  • shallow (21-50 cm)
  • moderately deep (51-80 cm)
  • deep (81-120 cm)
  • very deep (> 120 cm)
Soil texture (topsoil)
  • coarse/ light (sandy)
  • medium (loamy, silty)
  • fine/ heavy (clay)
Soil texture (> 20 cm below surface)
  • coarse/ light (sandy)
  • medium (loamy, silty)
  • fine/ heavy (clay)
Topsoil organic matter content
  • high (>3%)
  • medium (1-3%)
  • low (<1%)
Groundwater table
  • on surface
  • < 5 m
  • 5-50 m
  • > 50 m
Availability of surface water
  • excess
  • good
  • medium
  • poor/ none
Water quality (untreated)
  • good drinking water
  • poor drinking water (treatment required)
  • for agricultural use only (irrigation)
  • unusable
Water quality refers to:
Is salinity a problem?
  • Ja
  • Nee

Occurrence of flooding
  • Ja
  • Nee
Species diversity
  • high
  • medium
  • low
Habitat diversity
  • high
  • medium
  • low

Characteristics of land users applying the Technology

Market orientation
  • subsistence (self-supply)
  • mixed (subsistence/ commercial)
  • commercial/ market
Off-farm income
  • less than 10% of all income
  • 10-50% of all income
  • > 50% of all income
Relative level of wealth
  • very poor
  • poor
  • average
  • rich
  • very rich
Level of mechanization
  • manual work
  • animal traction
  • mechanized/ motorized
Sedentary or nomadic
  • Sedentary
  • Semi-nomadic
  • Nomadic
Individuals or groups
  • individual/ household
  • groups/ community
  • cooperative
  • employee (company, government)
Gender
  • women
  • men
Age
  • children
  • youth
  • middle-aged
  • elderly
Area used per household
  • < 0.5 ha
  • 0.5-1 ha
  • 1-2 ha
  • 2-5 ha
  • 5-15 ha
  • 15-50 ha
  • 50-100 ha
  • 100-500 ha
  • 500-1,000 ha
  • 1,000-10,000 ha
  • > 10,000 ha
Scale
  • small-scale
  • medium-scale
  • large-scale
Land ownership
  • state
  • company
  • communal/ village
  • group
  • individual, not titled
  • individual, titled
Land use rights
  • open access (unorganized)
  • communal (organized)
  • leased
  • individual
Water use rights
  • open access (unorganized)
  • communal (organized)
  • leased
  • individual
Access to services and infrastructure
health

poor
x
good
education

poor
x
good
technical assistance

poor
x
good
employment (e.g. off-farm)

poor
x
good
markets

poor
x
good
energy

poor
x
good
roads and transport

poor
x
good
drinking water and sanitation

poor
x
good
financial services

poor
x
good

Impacts

Socio-economic impacts
Crop production
decreased
x
increased


Producción agrícola prohibida en terrenos contaminados

fodder quality
decreased
x
increased


Producción agrícola prohibida en terrenos contaminados

animal production
decreased
x
increased


Producción agrícola prohibida en terrenos contaminados

product diversity
decreased
x
increased

energy generation (e.g. hydro, bio)
decreased
x
increased


Si las especies plantadas se cosechan periódicamente podrían producirse biocombustible

drinking water availability
decreased
x
increased

diversity of income sources
decreased
x
increased


Aumento de la calidad del paisaje y actividades recreativas asociadas

economic disparities
increased
x
decreased

Socio-cultural impacts
community institutions
weakened
x
strengthened

national institutions
weakened
x
strengthened

SLM/ land degradation knowledge
reduced
x
improved

conflict mitigation
worsened
x
improved


Confictos por cambio de uso del suelo. Prohibición actuación agrícola.

contribucion al bien-estar humano
None
x
None


Se han desarrollado talleres de divulgación en torno a la remediación de la zona para aumentar la conciencia medioambiental.

Ecological impacts
harvesting/ collection of water (runoff, dew, snow, etc)
reduced
x
improved

soil loss
increased
x
decreased

nutrient cycling/ recharge
decreased
x
increased

biomass/ above ground C
decreased
x
increased

plant diversity
decreased
x
increased

beneficial species (predators, earthworms, pollinators)
decreased
x
increased

habitat diversity
decreased
x
increased

pest/ disease control
decreased
x
increased


Puede aumentar mucho la población de roedores, lo que afectará a cultivos cercanos.

emission of carbon and greenhouse gases
increased
x
decreased

Oposición población local a medidas conservación
incremento
x
diminuyo


Si se aumenta la información podría convencer sobre la necesidad de la tecnología.

Off-site impacts
water availability (groundwater, springs)
decreased
x
increased

wind transported sediments
increased
x
reduced

damage on neighbours' fields
increased
x
reduced


Nichos para roedores

damage on public/ private infrastructure
increased
x
reduced

Cost-benefit analysis

Benefits compared with establishment costs
Short-term returns
very negative
x
very positive

Long-term returns
very negative
x
very positive

Benefits compared with maintenance costs
Short-term returns
very negative
x
very positive

Long-term returns
very negative
x
very positive

Altos costes de implantación de la tecnología. A largo plazo muchos beneficios ambientales, diversificación de actividades de recreación en la naturaleza.

Climate change

Gradual climate change
annual temperature increase

not well at all
x
very well
Climate-related extremes (disasters)
local rainstorm

not well at all
x
very well
local windstorm

not well at all
x
very well
drought

not well at all
x
very well
general (river) flood

not well at all
x
very well
Other climate-related consequences
reduced growing period

not well at all
x
very well

Adoption and adaptation

Percentage of land users in the area who have adopted the Technology
  • single cases/ experimental
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
Of all those who have adopted the Technology, how many have done so without receiving material incentives?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Has the Technology been modified recently to adapt to changing conditions?
  • Ja
  • Nee
To which changing conditions?
  • climatic change/ extremes
  • changing markets
  • labour availability (e.g. due to migration)

Conclusions and lessons learnt

Strengths: land user's view
  • La reforestación de las zonas contaminadas generalmente supone una mejora de la calidad estética del paisaje, ya que estas zonas están frecuentemente muy degradadas, en las que la cubierta vegetal es muy escasa y a las que se asociación otros riesgos ambientales, como la posible toxicidad a través del consumo de productos recolectados en las zonas contaminadas. La reforestación de las zonas contaminadas puede llegar a mejorar la calidad ambiental de la zona y aumentar la vinculación de los habitantes con su medio natural, al percibirlo en un menor estado de degradación. Los beneficios asociados a la reforestación de una zona natural, aparte de los asociados al mayor control de la erosión y la contaminación del suelo, pueden también relacionarse con un aumento de la presencia de especies con interés cinegético en la zona.
Strengths: compiler’s or other key resource person’s view
  • Las fitoestabilización es la alternativa económica y técnicamente más viable para el control de la contaminación del suelo. Otras técnicas como el sellado o la extracción del suelo para su lavado son poco aplicables a superficies de terreno amplias, al implicar grandes cantidades de movimientos de tierras, y son ambientalmente poco viables, ya que suponen alteraciones considerables de la estructura del suelo.
    En comparación con otras técnicas que comprenden el uso de plantas para la retirada progresiva de la contaminación del suelo (fitoextracción), la fitoestabilización es una medida más viable para la recuperación de grandes superficies de terreno contaminado. Las plantas que son capaces de acumular metales pesados en su biomasa aérea (aquellas con potencial para la fitoextracción) generan por lo general poca biomasa, por lo que la retirada de la contaminación sería muy lenta. La acumulación de metales pesados en la biomasa de estas plantas supondría un riesgo para la fauna silvestre en aquellas zonas amplias en las que la herbivoría no puede llegar a controlarse por completo. Para aumentar la acumulación de metales pesados en las plantas con fines de fitoextracción, algunos autores proponen la adición al suelo de algún agente quelante que aumente la movilidad de los metales en el suelo. Igualmente, los resultados de esta práctica serían inciertos en condiciones reales de campo en superficies amplias, ya que podría suponer una mayor lixiviación de metales pesados hacia capas más profundas de suelo y un lavado de nutrientes, con los posibles efectos negativos para las plantas.
Weaknesses/ disadvantages/ risks: land user's viewhow to overcome
  • Normalmente en las zonas donde se aplica esta tecnología las actividades agrícolas/ganaderas estás prohibidas, por el posible riesgo de que los productos agrícolas contengan trazas de la contaminación del suelo. Ello puede generar en la población cierta opinión negativa en la población local, al limitarse la capacidad de generación de ingresos por el uso de la tierra. Explorar el empleo de especies de plantas que puedan suponer un valor añadido a la revegetación (como especies de interés para la producción de fibra o biomasa). Potenciar otros ingresos por el uso de la zona, como el uso recreativo y de educación ambiental. Incrementar la concienciación a través de mayor transferencia de información por parte de las administraciones responsables de la aplicación de esta tecnología.
Weaknesses/ disadvantages/ risks: compiler’s or other key resource person’s viewhow to overcome
  • La estabilización de la contaminación en el suelo, asistida por las plantas, es un proceso lento, no observable a escala visible por la población local en un periodo corto de tiempo. Lo mismo ocurre para otros beneficios ambientales derivados de la reforestación, como el aumento de la cantidad de materia orgánica del suelo o el aumento de la biodiversidad. Al no haber efectos cuantificables por la población local a corto plazo, se pueden generar opiniones negativas sobre los beneficios de la inversión en fitoestabilización.
    El aumento de la calidad ambiental no es fácilmente cuantificable en términos monetarios, para poder dimensionar más claramente los beneficios ambientales de la aplicación de esta tecnología.
    Las iniciativas sobre fitoestabilización son desarrolladas por administraciones públicas, con dinero público. Los costes de aplicación de esta tecnología, aunque menores que otras técnicas de descontaminación de suelos, son altos, posiblemente no asumibles para pequeños usuarios de la tierra. -Hacer seguimientos precisos de los procesos de estabilización de la contaminación en el sistema para poder proponer las mejores combinaciones de planta/enmienda que permitan acelerar los procesos de sucesión secundaria, acumulación de materia orgánica y estabilización de la contaminación.
  • None -Poseer mecanismos legales y administrativos que permitan obligar a las entidades responsables de la degradación del suelo a asumir la totalidad o parte de los costes de aplicación de la tecnología, lo que disminuiría el coste público de la aplicación de la tecnología.

References

Compiler
  • José Miguel Pérez-Álvarez
Editors
Reviewer
  • Deborah Niggli
  • Alexandra Gavilano
Date of documentation: Julie 3, 2015
Last update: Aug. 1, 2019
Resource persons
Full description in the WOCAT database
Linked SLM data
Documentation was faciliated by
Institution Project
Key references
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