INTRODUCCIÓN

La revegetación de las zonas afectadaspor actividades mineras después de su faseproductiva es una de los objetivos principa-les para evitar su degradación, como míni-

mo en las primeras etapas de restauración.El éxito en la revegetación, entre otros

factores biogeográficos, está ligado a lareconstrucción del medio edáfico, como unade las etapas para la reconstrucción del sis-tema natural (Jasper, 2002). El material

EDAFOLOGÍA, Vol. 10 (3), pp. 115-121, 2003

EFECTOS DE LA APLICACIÓN DE LODOS DE DEPURADORA ENLA RESTAURACIÓN DE SUELOS DE CANTERAS DE PIEDRACALIZA SOBRE LA FERTILIDAD DE LOS SUSTRATOS

A. HERETER1, M. JORBA2, R. JOSA3

1 ESAB. UPC. Urgell 187. 08036 Barcelona. e-mail: agnes.hereter@upc.es.2 Biologia. UB. Diagonal 645. 08028. Barcelona.3 DEAB. UPC. Urgell 187. 08036 Barcelona.

Abstract. The results of a retrospective study of sewage sludge application on mineralsmaterials of restored open cut calcareous mines on Catalonia are presented. They arecompared with the evolution of soils without any treatment and also with soils sowed withherbaceous species. The organic amendment improves critical properties necessaries for therevegetation successful on this edaphic material with low quality: best conditions of the pHvalues and both soil organic matter and available phosphorus increments. Moreover, physicalcharacteristics related with the hydrologic behaviour of the substrates are also enhanced. Theuse of sewage sludge favours the development of the vegetation on the firsts phases of therestoration.

Key words: sewage sludge, open calcareous mines, fertility, revegetation.

Resumen. Se presentan los resultados obtenidos en el estudio retrospectivo de la aporta-ción de lodos de depuradora a materiales minerales de reposición en canteras de caliza deCatalunya en las que se realizan restauraciones integrales. Se compara con la evolución desuelos sin tratamiento y con siembras de herbáceas. En la utilización de estos materiales edá-ficos de baja calidad, la adición de enmiendas orgánicas mejora propiedades críticas del sus-trato para el buen desarrollo de la revegetación, como son: mejores condiciones en el rangode pH, incrementos del contenido de materia orgánica y de fósforo asimilable y unas caracte-rísticas físicas más favorables en relación con el comportamiento hidrológico. La utilizaciónde lodos favorece así el desarrollo de la vegetación en las primeras etapas de restauración.

Palabras clave: lodos de depuradora, canteras de caliza, fertilidad, revegetación.

mineral de reposición que se utiliza comosustrato en estos procesos, de procedenciadiversa, suele presentar una calidad defi-ciente para proporcionar condiciones ade-cuadas para el desarrollo de la vegetación y,normalmente, son necesarias utilizar técni-cas de corrección y mejora de estos materia-les (Dollhopf, 2002; Josa et al., 2003).

En Catalunya, desde el año 1988, existeuna normativa específica de restauración porla que se pretende minimizar el impactoambiental que ocasionan las explotaciones yconseguir que estas áreas queden integradasen el conjunto natural que les rodean. Paraello, se han desarrollado actuaciones de res-tauración integral que utilizan como sustratomateriales de diferente origen, generados enla propia explotación o bien de origen exter-no, para restaurar paralelamente las zonas yaexplotadas. Los tratamientos de revegetaciónque se han realizado en los diferentes ensa-yos abarcan desde plantaciones intensivas deespecies arbóreas en los primeros años derestauración, a siembras para asegurar laestabilización de los sustratos, además de laaplicación de biosólidos (lodos de depurado-ra), que es el tratamiento más reciente peromás extendido actualmente en el sector.

Los lodos de depuradora son subpro-ductos con alto contenido en materia orgá-nica (40-70%) y con cantidades importantesde nutrientes como nitrógeno, fósforo y oli-goelementos. El uso de esta enmienda orgá-nica puede mejorar las propiedades físicas ybiológicas del sustrato, aumentar la CIC yproporcionar suficiente materia orgánica ynutrientes para soportar la vegetación intro-ducida hasta que se pueda restablecer lavegetación natural del entorno (EPA, 1997).

En este trabajo se analizan los efectosdel aporte de lodos de EDAR sobre caracte-rísticas edáficas de los sustratos de restaura-ción de canteras de Catalunya, en tratamien-tos que abarcan los últimos 13 años, y suinfluencia sobre la revegetación de estasáreas degradadas.

MATERIAL Y MÉTODOS

La zona de estudio comprende diversasáreas de Catalunya, centrándose en lasexplotaciones de caliza del eje NE-SW. En15 explotaciones activas, ubicadas en zonascon clima Thornthwaite seco subhúmedo ysubhúmedo, se han seleccionado 48 parce-las de 300 m2, principalmente taludes conpendientes mayoritariamente superiores a30º, por ser la situación más habitual en larestauración a cielo abierto.

Los tratamientos estudiados correspon-den a tres actuaciones de restauración: a)Aplicación de lodos de depuradora condosis entre 150-350 t/ha en peso seco, b)Siembra de herbáceas (Lolium perenne,Festuca arundinacea, Dactylis glomerata,Medicago sativa y Onobrichys sp. son lasespecies más utilizadas) y c) Aporte delodos conjuntamente con siembra. Comoparcelas control se han utilizado zonas mar-ginales de las mismas explotaciones conmateriales de origen diverso, sin aplicaciónde enmienda ni otros tratamientos (Tabla 1).

La metodología analítica utilizada hasido la siguiente: Granulometría y textura(USDA) por tamizado los elementos grue-sos y en la tierra fina por tamizado en húme-do las arenas y por Pipeta de Robinson lasrestantes fracciones. Carbonatos totales conCalcímetro de Bernard; Medida del pH enuna suspensión acuosa 1:2.5; Materia orgá-nica por Walkley & Black; Fósforo asimila-ble por el método Olsen. Para la caracteriza-ción física e hidrológica de los sustratos res-taurados se ha determinado: Diámetromedio ponderado de los agregados menoresde 4 mm; Conductividad hidráulica a satu-ración en columna de suelo alterada;Retención de agua a saturación eImpedancia mecánica del suelo en los pri-meros centímetros, con un penetrómetroestático manual.

Se ha utilizado el paquete estadísticoSAS para realizar análisis de la varianza de

116 HERETER et al.

uno o dos factores (ANOVA) y el test deseparación de medias Student-Newman-Keals, a un nivel de probabilidad de 0.05.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El horizonte más superficial, en generalde mejor calidad, presenta un espesor mediode 30 cm medido con técnicas de georadar.Como consecuencia de la naturaleza delmaterial mineral aportado, son suelos muypedregosos en superficie (Tabla 2). Losmateriales utilizados para la restauracióntienen diversas procedencias desde residuosminerales procedentes de la extracción y/ode la trituración de áridos (un 40% del totalde parcelas estudiado) hasta un origenexterno y diverso frecuentemente mezcladocon los rechazos anteriores.

Los sustratos presentan texturas USDAmayoritariamente de las clases francas ydominan las partículas con ∅ superior a0.002 mm. Las parcelas con siembra de her-báceas tienen un contenido medio mayor dearcillas (23 %), aunque no son estadística-mente diferentes a los otros tratamientos(test ANOVA para p < 0.05). Los contenidosde CaCO3 totales son variables en todos losgrupos de parcelas, reflejando el origenpoco homogéneo de los materiales aporta-

dos (Tabla 3). Los valores significativamen-te superiores de las parcelas tratadas conlodos+siembra, son atribuibles a la naturale-za del material en este tratamiento (rechazode trituración) que es el más carbonatado(Jorba et al., 2002).

Características químicasLa aplicación de lodos afecta significati-

vamente a los valores de pH, provocando quelos suelos de las parcelas donde se han apor-tado sean los menos básicos, en las dos situa-ciones climáticas estudiadas. Asimismo, losniveles de fósforo asimilable varían, en estecaso produciendo un aumento significativo(para p<0.05) en el contenido de este nutrien-te respecto a los otros grupos de parcelas(Tabla 3). Cabe destacar sin embargo, la altavariabilidad de este parámetro en los trata-mientos control y siembra, en los que el con-tenido de fósforo oscila entre 1 y 60 mg P/kg.El incremento de fósforo se produce en lasparcelas con lodos en las dos condiciones cli-máticas consideradas.

El porcentaje medio de materia orgánicamejora significativamente con la aportaciónde lodos a los suelos. Hay que considerar sinembargo que los tratamientos en los que seha aplicado lodos únicamente o lodos +siembra son los más recientes en las canteras

RESTAURACIÓN DE SUELOS DE CANTERAS 117

TRATAMIENTOCLIMA

THORNTHWAITE ANTIGÜEDAD

AÑOSNÚMERO

PARCELASTOTAL

PARCELAS

Controlseco subhúmedo 2-10 6

14subhúmedo 6-12 8

Lodosseco subhúmedo 3 1

6subhúmedo 2-6 5

Lodos + siembra

seco subhúmedo 3-4 59

subhúmedo 2-4 4

Siembraseco subhúmedo 2-10 14

19subhúmedo 2-13 5

TABLA 1: Características generales de las parcelas.

evaluadas (6 años de antigüedad como máxi-mo). Para evaluar el posible efecto del tiem-po transcurrido desde la restauración en elcontenido de materia orgánica se ha realiza-do un análisis de la varianza, introduciendoel factor tiempo como variable, con el resul-tado de la separación (valores más altos) delas parcelas con lodos, de los otros grupos detratamientos. En consecuencia, para valorarlos efectos positivos de la aplicación delodos en el contenido de materia orgánica delos suelos se cree necesario un tiempo másprolongado de seguimiento de las interven-ciones realizadas. Por el contrario, el tipo declima, teniendo en cuenta la limitación de lapoca representatividad del tratamiento conlodos en clima seco (una cantera), no influ-ye en las diferencias encontradas entre lostratamientos estudiados.

Dada la importante cantidad de elemen-tos gruesos presentes en estos materiales, sehan transformado los niveles de materiaorgánica y fósforo a riqueza en la tierra finapor unidad de superficie, considerando elcontenido en gravas, la densidad aparente yel espesor del suelo (Fig. 1). Los resultadosmuestran que la aplicación de biosólidosduplica el contenido medio de materia orgá-nica por unidad de superficie respecto a lossustratos sin tratar. Incluso en las parcelastratadas con lodo más siembra, que en com-paración con las control tienen menor con-tenido en tierra fina (13% inferiores), no se

produce un descenso proporcional. Lasdiferencias entre los niveles de fósforo asi-milable confirman que los tratamientos delodos y lodos+siembra, incrementan signifi-cativamente los contenidos de este nutrienteen la fracción fina cuando se compara conlos otros tratamientos.

Características físicas y desarrollo dela revegetación

En la figura 2 y la Tabla 4 se han resu-mido los resultados de la caracterización deparámetros físicos. El tratamiento que, encomparación con las parcelas en las que nose ha realizado ninguna actuación, mejoraestadísticamente en general todos los indi-cadores estudiados es la aportación delodos: se incrementa la estabilidad estructu-ral al aumentar el tamaño medio de los agre-gados, así como la facilidad de recargahídrica (Ks superior) y la capacidad dealmacenamiento de agua. Igualmente, pre-senta condiciones mejores de resistencia ala penetración, aunque en este caso no demanera estadísticamente significativa.

En el proceso de restauración inte-gral, se puede evaluar las consecuenciasque tiene el incremento de la calidad delos sustratos en el desarrollo de la revege-tación, con indicadores como las caracte-rísticas de la vegetación y el grado demadurez del sistema creado. En nuestroestudio, el aumento del contenido de

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TABLA 2: Características generales de las muestras superficiales de los suelos de las parcelas según

PROFUNDIDADcm

DENSIDADAPARENTE

ELEMENTOSGRUESOS

TIERRAFINA

ARC /(L+ARE)

TRATAMIENTO Media Max. Min. Mg m-3 % % CV % % CV % CV

Control 16.9 26.0 13.3 1.69 44.5 55.2 55.5 44.4 0.290 40.0

Lodos 18.3 20.6 16.4 1.31 48.1 18.6 51.9 17.3 0.292 26.5

Lodos + siembra 21.1 41.0 13.0 1.49 58.0 20.7 42.0 26.0 0.259 21.5

Siembra 19.3 23.3 13.3 1.57 43.8 43.4 57.2 34.9 0.358 39.1

CV= Coeficiente de variación; Arc: % arcilla; L: % limo; Are: % arena

materia orgánica de los suelos de las par-celas se relaciona positivamente con elrecubrimiento y la biomasa vegetal, por loque en los sustratos tratados con lodos seha observado que el recubrimiento vegetaly los valores de biomasa son superiores al

resto de los tratamientos. Sin embargo, laadición de lodos determina un mayornúmero de especies ruderales y valoresmenores de diversidad respecto a los con-troles (Jorba et al., 2002; Moreno, 2000).Las áreas tratadas presentan todavía así

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%CaCO3 pH H2O % MO P mg/kg

TRATAMIENTO media %CV media %CV media %CV media %CV

Control 42 b 39 8.4 a 2.9 1.6 b 61.4 20 c 220

Lodos 29 b 72 7.9 b 1.9 3.9 a 66.8 185 b 46

Lodos + siembra 67 a 25 8.0 b 3.6 2.5 b 53.6 256 a 57

Siembra 35 b 59 8.3 a 2.3 2.2 b 63.2 13 c 128

Para cada parámetro, los valores medios de los tratamientos con distinta letra presentan diferen-cias significativas, para p<0.05, en el análisis de la varianza y el test de Student-Newman-Keals.

TABLA 3: Características químicas de los suelos de las parcelas.

FIGURA 1: Contenidos de materia orgánica y fósforo en la tierra fina de los suelos de los diferentestratamientos.

Para cada parámetro, los valores medios de los tratamientos con distinta letra presentan diferen-cias significativas, para p<0.05, en el análisis de la varianza y el test de Student-Newman-Keals.

Parámetro CON LODOS SIN LODOS

Diámetro medio Ponderado (mm) 1.53 a 1.36 b

Ks (cm/h) 57.6 a 36.0 b

Impedancia Mecánica (MPa) 1.98 a 1.72 a

Retención agua saturación % (peso) 48.59 a 46.98 b

TABLA 4: Valores medios de parámetros físicos de los suelos en las parcelas con aplicación de lodosy en las que no incluyen esta enmienda orgánica.

poca similitud con el entorno natural noperturbado, pero se consigue mejorar dosaspectos: disminuir el impacto visual delos taludes si se compara con situacionesen las que no se realizan intervenciones, ycontribuir a evitar la degradación delsuelo al propiciar mayores cubiertas vege-tales en la superficie que protegen el suelode los procesos erosivos.

Sin embargo, conviene no ignorar lospotenciales efectos negativos de la aporta-ción de lodos en los sustratos resultantes,que, por lo menos temporalmente, puedenconvertir las áreas restauradas en puntos conconcentraciones anormalmente elevadas denutrientes, metales pesados y contaminantesorgánicos por lo que es conveniente contro-lar su composición y adecuar las dosis apor-tadas (Düring y Gäth, 2002).

CONCLUSIONES

La incorporación de enmiendas orgá-nicas en forma de lodos de depuradorafomenta una mejora de las condiciones defertilidad del sustrato edáfico utilizado enrestauraciones de canteras de caliza acielo abierto. Los valores de pH de losmateriales tratados disminuyen en mediaunidad y aumenta significativamente loscontenidos de materia orgánica y fósforoasimilable en comparación con las áreasdonde sólo se repone sustrato. Se mejoratambién la retención hídrica e incrementa

las reservas de agua en el suelo, represen-tando una reducción del período de sequíaefectiva para la vegetación. Además decontribuir a mejorar la baja calidad edáfi-ca de los materiales de reposición, estasintervenciones permiten una mejor con-servación del suelo ya que favorecen eldesarrollo de la vegetación en las etapasmás críticas de la revegetación. No obs-tante, a pesar de los beneficios que supo-ne su aplicación, su uso debe restringirsea acciones limitadas en el tiempo y demanera controlada, con la finalidad defavorecer los estadios iniciales de la reve-getación, dado el riesgo potencial que suaportación continuada puede originar enel medio circundante.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido financiado por elProyecto I+D+I 2FD97-1644-CO3-01 delMinisterio de Ciencia y Tecnología y fon-dos FEDER.

REFERENCIAS

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Düring, R.A., Gäth, S. (2002): Utilization ofmunicipal organic wastes in agriculture:where do we stand, where will we go?.

120 HERETER et al.

FIGURA 2: Valores medios en los diferentes tratamientos de los parámetros físicos evaluados. DMP:Diámetro medio ponderado de los agregados; IM: Impedancia mecánica; Ks: Conductividad hidráulica.

Journal of Plant Nutrition and SoilScience 165, 544-556.

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