INTRODUCCIÓN
La actividad minera conduce a la degradación del suelo, erosión, contaminación del agua y pérdida de la biodiversidad (1). Este problema afecta a zonas directa e indirecta a la exploración y explotación minera. La exposición a contaminantes en los pasivos mineros puede tener efectos adversos para la salud humana, incluyendo problemas respiratorios, enfermedades relacionadas con metales pesados (2). Estos tienen consecuencias socioeconómicas significativas, incluyendo la pérdida de medios de vida, el desplazamiento de comunidades locales, disminución del valor de la tierra e interrupción de actividades económicas (3). El Perú es reconocido a nivel internacional por sus considerables reservas mineras, lo que impulsa la producción y exportación de metales tales como plata (Ag), cobre (Cu), zinc (Zn) y oro (Au) (4). No obstante, esta actividad ha dejado numerosos pasivos mineros en diversas regiones del país. La regulación y gestión efectivas de los pasivos mineros son fundamentales para mitigar sus impactos negativos y promover una minería responsable y sostenible en el país (5).
Por lo que, la recuperación de los pasivos mineros demanda esfuerzos de rehabilitación y restauración del paisaje, con el fin de recuperar la calidad del suelo, agua y biodiversidad. Ya que se garantiza la seguridad a largo plazo de las comunidades locales y medio ambiente, mediante el uso de tecnologías de remediación apropiada (6). Actualmente, existen muchas tecnologías basadas en procesos biológicos, fisicoquímicos o térmicos; con el propósito de aislar o eliminar contaminantes (7,8).
En este sentido, la fitorremediación es una tecnología innovadora amigable con el ambiente que puede emplearse a gran escala. Esta se fundamenta en las capacidades naturales de ciertas plantas para absorber, acumular, metabolizar, volatilizar o estabilizar contaminantes presentes en el suelo, aire, agua o sedimentos. Los que pueden ser metales pesados, metales radioactivos, compuestos orgánicos y otros (9-11).
Además, se han realizado estudios de fitoestimulación con materia orgánica y otros bioestimulantes y se han centrado en plantas de interés agronómico, se ha dejado de lado el hecho de que la evidencia científica sobre sus efectos también se podría aplicar desde una perspectiva ambiental, para mejorar los procesos de fitorremediación, por lo que, tales efectos podrían contribuir con la eficiencia en la descontaminación mediada por las plantas en medios acuáticos y terrestres. Es conveniente el estudio de nuevos enfoques para mejorar el desempeño de las plantas utilizadas en la tecnología de fitorremediación. Esta perspectiva puede sustentarse desde el punto de vista que la fitoestimulación con AH proporciona a las plantas mayor capacidad para crecer, producir biomasa y aumentar el sistema radical, a su vez, estas condiciones son las que necesitan las plantas fitorremediadoras para llevar a cabo de forma eficiente la descontaminación de ambientes acuáticos y terrestres (12).
Una variante es la utilización del Trifolium repens junto con la aplicación de tierra negra y compost ha demostrado ser una opción prometedora para la recuperación de suelos contaminados por actividad minera, por las razones antes expuestas. Muchas investigaciones reportan que el pasto Trifolium repens puede remediar suelos contaminados por pasivos mineros, debido a que tiene la capacidad de estabilizar y concentrar los metales pesado u otros contaminantes en tejidos foliares y raíces (13). Esta planta ha sido ampliamente recomendada para su uso en procesos de remediación de suelos contaminados por estas sustancias (14,15). En la actual investigación justifica su enfoque ambiental al señalar que la actividad minera causa una contaminación significativa en el medio ambiente debido a su alto grado de toxicidad, resultando en la infertilidad del suelo y la contaminación del agua que supera los límites establecidos por el Ministerio de Salud. Esto es especialmente preocupante dado que las empresas mineras, tanto formales como informales, operan en áreas donde estos recursos son vitales tanto para la población como para el ecosistema. El propósito de este trabajo es ofrecer alternativas para tratamiento de los pasivos ambientales mineros.
Es por esto, que la importancia de agregar tierra negra y compost en procesos de remediación de suelos contaminados por relaves mineros se debe, principalmente, a que actúa como acondicionador o enmienda de suelos al facilitar la extracción del contaminante y como estimulantes del crecimiento para las plantas, de ahí que, en la medida, que hay mayor crecimiento de la biomasa aérea y de raíces, existe mayor posibilidad de incrementar la extracción de contaminantes y metales pesados (16,17). Actualmente, en algunas regiones en países de Latinoamérica entre ellos en Huancavelica, Perú, el desarrollo de la actividad minera legal e ilegal ha incrementado de manera significativa generando la contaminación del medio ambiente, específicamente del suelo y agua. Estos contaminantes de relaves mineros, se precipitan en suelos de pastoreo y agrícolas, lo cual genera un problema potencial de contaminación. Así, la remediación de suelos contaminado mediante el uso de Trifolium repens, tierra negra y compost constituye una estrategia importante para la remediación de suelo contaminado por relave minero. En consecuencia, el objetivo de este estudio fue evaluar la germinación y crecimiento del pasto forrajera Trifolium repens en pasivos ambientales mineros de la Compañía Buenaventura Julcani Huancavelica, Perú.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó en la Compañía Buenaventura Julcani del distrito de Ccosaccasa Huancavelica- Perú, a 64 kilómetros (km) al sureste de la ciudad de Huancavelica, a una altitud entre 4200 - 4550 metros sobre el nivel del mar (msnm), con una temperatura media anual 10 y -5.5 °C. El muestreo se realizó en noviembre del 2021.
Para la investigación de tipo aplicada y experimental, se consideró el estanque de relaves mineros número 9 con un área de 199,750 m2. El área de estudio fue evaluada previo a la identificación de 6 puntos de muestreo de los cuales se tomaron 5 kilogramos (kg) por punto, haciendo un total de 30 kg de relaves, los cuales fueron tomados al azar, pertenecientes a la Unidad Minera Julcani - Buenaventura del Centro Poblado de San Pedro de Mimosa del Distrito de Ccochaccasa Huancavelica-Perú, siendo cada muestra etiquetada en bolsas herméticas para no alterar los componentes de las mismas y trasladada según los protocolos de protección personal y protocolos de muestreo de suelos que son contaminados y emitidos por el Ministerio de Energía y Minas del Perú (18). Mientras que la tierra negra sin materia orgánica de con peso de 10 kg fue trasladada desde el poblado de Yaurichuccho a 10 km de la ciudad de Huancavelica y el trasladó del compost de 10 kg desde la planta de tratamiento de residuos sólidos de la Municipalidad Provincial de Huancavelica, se realizó según MINAM (19).
Etapa previa al estudio, se combinaron de los sustratos relave puro (RP), tierra negra (TN) y compost (C) se realizó cuidadosamente para cada tratamiento. El trabajo de homogenización se realizó con ayuda de pala como herramienta. Para TN y C se realizó el tamizaje con el objetivo de lograr una germinación de pastos homogéneos.
Preparación de sustrato
La distribución del sustrato se llevó a cabo utilizando una balanza electrónica para cada tratamiento de la siguiente manera: En el Tratamiento (T1), que actuaba como grupo control, se emplearon 4.0 kg de RP. Para el Tratamiento (T2), se utilizaron 3.0 kg de RP junto con 1 kg de TN. En el Tratamiento (T3), se emplearon 3.0 kg de RP junto con 1 kg de C. Finalmente, en el Tratamiento (T4), se utilizaron 2.0 kg de RP, 1 kg de TN y 1 kg de C.
Proceso de siembra
Antes de iniciar el proceso de siembra, se contaron doscientas semillas para cada unidad experimental de cada tratamiento. La siembra de las semillas de Trifolium repens se llevó a cabo en suelo acondicionado y bajo condiciones óptimas de humedad y temperatura para facilitar su germinación y crecimiento. Se utilizó el método de voleo, el cual implica esparcir las semillas al azar en el terreno a cielo descubierto. Cada unidad experimental tenía un tamaño de 20 x 20 centímetros (cm).
Riego de las plántulas
El riego se llevó a cabo de manera uniforme en todas las UE y tratamientos, utilizando una regadera, dos veces por semana por la mañana, según las condiciones ambientales de cada planta. El agua utilizada fue recolectada en baldes de 18 litros (L), proveniente de la precipitación fluvial durante el periodo de ejecución del experimento, con el fin de no alterar los componentes de los sustratos.
Evaluación de germinación
A los 18 días después de la siembra, se observó que la germinación de los pastos en cada UE de los tratamientos alcanzó un 95%, lo cual fue minuciosamente contado. Los datos fueron registrados en un cuaderno de apuntes junto con la fecha correspondiente.
Crecimiento y persistencia de los pastos
El proceso de evaluación del crecimiento y persistencia del pasto Trifolium repens a lo largo del tiempo, así como la comparación de diferentes tratamientos y UE, requirió observación, medición con la ayuda de una cinta métrica, así como la persistencia de las plantas y análisis continuos dos veces por semana. Para el registro del conteo de persistencia de los pastos, se tomaron datos cada primera semana de cada mes desde noviembre 2021 al abril 2022, los cuales se registraron en cuaderno de apuntes minuciosamente.
Diseño
Para el experimento se utilizó el Diseño Completamente al Azar (DCA) (Ecuación 1), el cual consiste en la asignar los tratamientos de manera completa, con un arreglo factorial de 1 X 4, haciendo un total de cuadro tratamientos con doce UE en cada tratamiento, teniendo como modelo matemático el siguiente:
Yijk = μ + Ai + Bj+ (ABij) +
Yijk = Observación de la variable respuesta obtenida del tratamiento en el i-ésimo nivel de A, el j-ésimo nivel de B y la repetición k-ésima, μ = Media general, Ai = Efecto de la i-ésima variable (tipo de pasto), Bj = Efecto de la j-ésima variable (tipo de sustrato: relave, tierra negra y compost), ABij = Efecto de la interacción de la i-ésima variable A y la j-ésima variable B y ε_ijk = Error
Análisis estadístico
La investigación fue de tipo aplicada y experimental de método científico (20-21). Los resultados se presentaron en número de pastos germinados y sobrevivencia. Para análisis estadístico, se hizo un análisis descriptivo empleó el programa MS Excel versión 2019.
RESULTADOS
Germinación de semillas de Trifolium repens
Después de 18 días, se obtuvo el número de germinación del 31 ± 7 en el tratamiento uno de relave puro (grupo control), el 55 ± 10 en tratamiento dos de relave puro y tierra negra, el 26 ± 10 en tratamiento tres de relave puro y compost, y el 41 ± 9 en el tratamiento cuatro de relave puro, tierra negra y compost, para las semillas de Trifolium repens. La combinación de relave puro, tierra negra y compost mejora la germinación en comparación con el grupo control y el tratamiento tres, pero no alcanza la efectividad del tratamiento dos. En cuanto a la efectividad de los tratamientos; el tratamiento dos es el más efectivo para promover la germinación de las semillas de Trifolium repens, lo que podría indicar que la combinación de relave minero con tierra negra crea un ambiente más propicio para la germinación que el relave minero (control). La adición de compost más el relave minero, ya o en combinación con tierra negra, no mejora significativamente la germinación en comparación con los demás sustratos, si tomamos en cuenta la mezcla de relave minero+compst con 26 semilla germinadas (13 % de 200 semillas), es menor en 5, 29 y 15 semilla germinadas o 2.5, 14.5 y 7.5 % al control, relave minero+tierra negra y relave minero+tierra negra+compost. Esto podría sugerir que, en este caso específico, que el compost no tiene un efecto tan positivo como la tierra negra o su efecto es dependiente de la proporción y tipo de suelo o relave con el que se combina Tabla 1. Vale destacar que las semillas germinadas fueron registradas cuando se detectaba la presencia de una radícula con una longitud mínima de 2 mm.
Sobrevivencia de Trifolium repens por meses del año
La supervivencia del Trifolium repens bajo diferentes sustratos y sus mezclas a lo largo de meses en estudio (enero-abril) presentó variaciones en cuanto a la persistencia. Para el relave minero (grupo control), se observó una supervivencia del 17±4 en enero, decreciendo a 5±4 en febrero, y llegando a cero en marzo y abril. La combinación del relave minero+ tierra negra, mostró tasas de supervivencia más altas, de 46±5 en enero, decreciendo a 33±4 en febrero, 21±4 en marzo, y finalmente cero en abril. Para relave minero+compost, se registraron tasas de 16±9 en enero, reduciéndose a 4±3 en febrero, 2±2 en marzo, y 0 en abril. Y en el caso de relave minero+tierra negra+compost, mostró tasas de 26±9 en enero, 12±3 en febrero, y cero en marzo y abril. En cuanto al efectividad de los sustratos y sus mezclas; la combinación de relave minero+tierra negra demuestra tener mayor efectividad hasta en el tiempo, aunque fue decreciendo hasta llegar a cero en el mes de abril Tabla 2.
Leyenda: UE: Unidad experimental; Enr: Enero; Feb: Febrero; Mar: Marzo; Abr: Abril
DISCUSION
Aunque el relave minero (tabla 1) es considerado un medio inhóspito para el crecimiento de plantas, 31 de las semillas (15.5%) lograron germinar. Lo que sería, lo novedoso de este resultado es las combinaciones específicas de sustratos que pueden mejorar la germinación de las semillas de Trifolium repens, lo que tiene implicaciones prácticas en la agricultura, especialmente en áreas donde los relaves son abundantes. Estos resultados concuerdan con Yaulilahua et al. (4), quienes encontraron valores de 15.83, 27.83, 13.17 y 20.75 % relave minero, relave minero+tierra negra, relave minero+compost y relave minero+tierra negra+compost en germinación del Trifolium repens. Mientras que, Ávila y Silveira (22) y Gastón (15) reportaron 75± 11.5 %; 40,0±0,6; 91,0±5,9 % de germinación.
Los resultados de la supervivencia con disminuciones en el tiempo independientemente del tipo de sustrato utilizado (tabla 2), sugiere que el relave minero posee alta concentraciones de metales pesados, que su combinación con diferentes sustratos, aunque mejora la germinación y supervivencia alcanzada se afecta con el tiempo. Esto indica que las condiciones experimentales se vuelven menos propicias para la sobrevivencia de las plantas con el tiempo, a factores estacionales por la disminución de precipitaciones y fluctuaciones de temperatura al coincidir con la estación seca el mes de abril durante el cual la supervivencia es cero o al agotamiento de los recursos en el sustrato por el efecto de los metales pesados aun presentes en el relave, que trae consigo reducción del contenido de materia orgánica, disminución de nutrimentos, variación del pH generando acides del suelo, amplias fluctuaciones en la temperatura, efectos adversos en el número, diversidad y actividad en los microorganismos de la rizosfera, dificultan el crecimiento y supervivencia de una cubierta vegetal (23).
Resultados que coinciden con, Gastón (15) en suelos aluviales donde al emplear Trifolium repens reportaron que, aunque las plantas extrajeron cobre del suelo, los niveles permanecieron altos con hasta 50 mg.kg. Por su parte, Benigno (24) encontró que el Trifolium repens posee una notable capacidad fitoextractora, variando entre 25% a 75% en tratamientos con relave. Asimismo, Meza (25) determinó que el incremento de relave minero en el sustrato afecta negativamente la capacidad del Trifolium repens como fitoestabilizador, aunque esta especie demostró ser un acumulador de plomo con un alto potencial para la extracción de metales pesados. Pedraza (13) notificó que la tasa de crecimiento del Trifolium repens depende de factores como la temperatura y el pH para la bioacumulación de metales.
Mientras que, Sharma et al. (26) identificaron al Trifolium repens como un agente natural potenciador de la adsorción de metales. Los hallazgos de este estudio concuerdan con investigaciones anteriores que evidencian cómo la inclusión de tierra negra favorecer en alguna medida la supervivencia de las plantas en suelos contaminados por relaves mineros. No obstante, la reducida tasa registrada en el en el actual estudio y en todos los sustratos y sus mezclas contrasta con estudios previos que postulan beneficios del compost en la rehabilitación de suelos degradados. Esta discrepancia sugiere la necesidad de una evaluación más detallada de las condiciones bajo las cuales el compost podría ejercer efectos beneficiosos sobre la supervivencia vegetal en contextos de contaminación por relaves y la caracterización de relave minero para poder profundizar en el empleo de otras alternativas de manejo.
CONCLUSIONES
La mezcla de tierra negra+relave minero mejora la germinación de las semillas y supervivencia de las plantas de Trifolium repens, siendo este sustrato de mejor efecto de los evaluados. Aunque para todos los sustratos y sus mezclas el mes de abril es crítico en la supervivencia, aspectos relacionados con el clima por el período seco del año, fluctuaciones de temperatura y nivel de concentración de metales pesados en el relave minero. Estos resultados sugieren que la calidad del sustrato es un factor determinante para la germinación de estas semillas y supervivencia de las plantas; la optimización de las mezclas de sustratos podría ser importante para mejorar la rehabilitación de áreas afectadas por relaves mineros.
CONFLICTO DE INTERESES.
Los autores declaramos que no existe ningún conflicto de intereses para la publicación del presente artículo científico.