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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA Chenopodium ambrosioides, Mentha viridis y Origanum vulgare como posibles recuperadoras de la cubierta vegetal de la mina “La Blanca” Pachuca, Hidalgo. T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: BIÓLOGO PRESENTA MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE ÁREA ESPECÍFICA: CIENCIAS AMBIENTALES LABORATORIO DE FITORREMEDIACIÓN Y CONTAMINACIÓN DE SUELOS DIRECTORA DE TESIS: ESTHER MATIANA GARCÍA AMADOR México D.F. ABRIL 2014 PROYECTO FINANCIADO POR PAPIME: PE202311 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES VliIVEl\"'lDAD NACIONAL AVFN"M.4. D[ Mm c:,o "ZARAGOZA" DIRECCiÓN JEFE DE LA UNIDAD DE ADMINISTRACiÓN ESCOLAR P R E S E N T E. Comunico a usted que el alumno MARTíNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE. con número de cuenta 408027283, de la carrera de Biología, se le ha fijado el día 22 del mes de abril de 2014 a las 10:00 hrs. para presentar examen profesional, el cual tendrá lugar en esta Facultad con el siguiente jurado: PRESIDENTE DRA. ESTHER MATIANA GARCíA AMADOR VOCAL BIÓL. LETICIA LÓPEZ VICENTE SECRETARIO BIÓL AIDA ZAPATA CRUZ ~'~ SUPLENTE M. en C. MARíA MAGDALENA AYA LA HERNÁNDEZ -- ~. El título de la tesis que presenta es: Chenopodium ambrosioides, Mentha SUPLENTE BIÓL IRENE CASTILLO CHAl RES viridis y Origanum vulgare como posíbles recuperadoras de la cubierta vegetal de la mina "La Blanca" Pachuca, Hidalgo. Opción de titulación: tesis. Agradeceré por anticipado su aceptación y hago propia la ocasión para saludarle. ATENTAMENTE "POR MI RAZA~~ E,!, EspíRITU" México. D.~., a 10 de de 2014 RECIBi OFICINA DE EXÁMENES PROFESIONALES Y DE GRADO o ENQj:)ZANÚÑEZ R <n ZARAGOZA DIRECelON ~ M. en C. ARM"ANDO CERVANTES SANDOVAL JEFE DE CARRERA J “En el fondo, los científicos somos gente con suerte: podemos jugar a lo que queramos durante toda la vida”. Lee Smolin “La inteligencia consiste no sólo en el conocimiento, sino también en la destreza de aplicar los conocimientos en la práctica”. Aristoteles “Si consigo ver más lejos es porque he conseguido auparme a hombros de gigantes”. Isaac Newton AGRADECIMIENTOS Primero agradezco a Dios por dejarme logra una meta más en mi vida por permitirme estar con mis seres queridos y vivir una vida maravillosa llena de bendiciones y alegrías, gracias Dios mío por dejarme llegar a este momento tan especial te agradezco de todo corazón. Este agradecimiento es muy especial es para mis abuelos que me apoyaron durante toda mi vida sin ellos este grande logro no hubiera sido posible, gracias abuelo gracias abuela por sus concejos amor y confianza por su esfuerzo, dedicación y paciencia gracias por su confianza y porque siempre me enseñaron los valores de la vida gracias a ustedes llego al final con emoción, abuelo abuela los amo muchísimo y siempre estará en mi corazón. Un agradecimiento muy impórtate es para mí directora de tesis, la Dra. Esther Matiana García Amador, gracia a su tiempo dedicación y paciencia en la elaboración de este trabajo cada revisión y corrección hasta el final, fue una enseñanza en el enriquecimiento para mi trabajo al experiencia que me brindo en campo en laboratorio y en investigación; maestra gracias por su enseñanza su excelente calidad humana ha sido un placer trabaja con usted gracias. Agradezco a las maestras Dra. Esther Matiana García Amador, Biól. Leticia López Vicente, Biól. Aida Zapata Cruz, Biól. Irene Castillo Chaires y M. en C. María Magdalena Ayala Hernández, por haber formado parte de mis sinodales y cuyas revisiones ayudaron a fortalecer este trabajo de tesis. Gracias a la Universidad Nacional Autónoma de México a través de la Facultad de estudios Superiores Zaragoza, me formo como un excelente profesional y hoy me forma como Biólogo orgullosamente Zaragozano. DEDICATORIAS Dedico esta tesis de licenciatura una meta más en mi vida a las siguientes personas: A mis abuelos Felipe Eustaquio Martínez Argueta y Luz María Silvia Alcántara Ypiña quien han sido una parte importante en mi formación y sin su apoyo no estará aquí gracias con todo mi corazón y espero hacerlos sentir orgullosos. A mi hermano Jonnathan a quien quiero mucho y es parte importante en mi vida y gracias a su apoyo he realizado muchas cosas, a mis hermanas Samantha y Yessica que las quiero mucho y espero un buen ejemplo. A mi padre Juan Felipe Martínez Alcántara y mi madre Rosa María Gutiérrez Valdez. A mi tío José Álvaro Martínez Alcántara que es una persona a la que respeto por sus enseñanzas durante mi infancia. A mi hermosa Estrella Cándido Alarcón que representa parte importante en mi vida en los últimos años, hemos vivido momentos felices llenos de alegría que me ha mostrado amor apoyo, y hoy en día forma parte de mi corazón porque eres esa mitad que me faltaba como te lo he dicho en muchas ocasiones mi complemento mi amor y compañera. Mi amor Estrella eres parte importante en mi vida voy gracias a Dios por haberte puesto en mi camino. A todos mis amigos que han estado conmigo en este largo camino que se llama licenciatura Gracias. ÍNDICE Pág. I. RESUMEN 1 II. INTRODUCCIÓN 3 III. MARCO TEÓRICO 5 3.1 La minería en México 5 3.2 Contaminación del suelo 6 3.3 Erosión del suelo 8 3.4 Recuperación de la cubierta vegetal 9 3.5 Especies seleccionadas 12 3.5.1 Chenopodium ambrosioides 13 3.5.2 Mentha viridis 15 3.5.3 Origanum vulgare 17 IV. JUSTIFICACIÓN 18 V. HIPÓTESIS 19 VI. OBJETIVO GENERAL 19 6.1 Objetivos particulares 19 VII. MÉTODO 20 7.1 Descripción de la zona de estudio 20 VIII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 23 8.1 Análisis del suelo 23 8.2 Supervivencia, altura y cobertura de las plantas 26 IX. CONCLUSIONES 33 X. LITERATURA CITADA 34 XI. ANEXO 44 ÍNDICE DE CUADROS Pág. Cuadro 1. Parámetros físicos y químicos de suelo 24 Cuadro 2. Índice de tolerancia (I.T.) y Factor de translocación (F.T.) en las tres especies 31 ÍNDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1. Chenopodium ambrosioides 14 Figura 2. Mentha viridis 16 Figura 3. Origanum vulgare 18 Figura 4. Zona de estudio 20 Figura 5. Supervivencia de Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides 26 Figura 6. Altura de las plantas Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides 27 Figura 7. Cobertura de las plantas Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides 28 ANEXO Pág. Cuadro 1. Concentración de metales pesados en los diferentes órganos de las tres especies. 44 Figura 1. Concentración de Cd, Pb y Ni en los diferentes órganos de las tres especies. 45 Figura 2. Concentración de Zn y Cu en los diferentes órganos de las tres especies. 45 Figura 3. Zona de colecta de suelo de la Mina “La Blanca” Pachuca, Hidalgo. 46 Figura 4. Contenedores con suelo de vivero (a) y suelo de mina (b). 46 Figura 5. Trasplante. 46Figura 6. Riego. 46 Figura 7. Medición de altura y cobertura. 47 Figura 8. Origanum vulgare testigo al inicio (a), testigo al final (b), tratamiento al inicio (c) y tratamiento al final (d). 47 Figura 9. Chenopodium ambrosioides testigo al inicio (a), testigo al final (b), tratamiento al inicio (c) y tratamiento al final (d). 48 Figura 10. Mentha viridis testigo al inicio (a), testigo al final (b), tratamiento al inicio (c) y tratamiento al final (d). 48 Figura 11. Cosecha de Epazote testigo (a) Epazote Tratamiento (b) Menta testigo (c) Menta tratamiento (d) Orégano testigo (e) Orégano tratamiento (f). 49 MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 1 I. RESUMEN Las minas abandonadas, representan un grave problema ambiental ya que al terminar su explotación, presentan degradación como puede ser el desgaste de suelo, erosión, pérdida de nutrientes, además de altas concentraciones de contaminantes como son los metales pesados y el primer efecto de esta actividad es la pérdida de la cubierta vegetal. De lo anterior, surge la necesidad de recuperar estos sitios para poder emplearlos con un fin determinado. El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad que tienen Chenopodium ambrosioides, Mentha viridis y Origanum vulgare para establecerse en el área y de esta forma recuperar la cubierta vegetal. El estudio se realizó bajo condiciones de vivero en una unidad experimental que consistió de un recipiente de PVC de 25 cm de altura por 10 cm de diámetro, se usó suelo de vivero en el tratamiento testigo y suelo proveniente de la mina abandonada La Blanca, para los tratamientos con menta, epazote y orégano. Las variables de respuesta evaluadas fueron la altura y cobertura; al final de la semana 19 se realizó la cosecha, las plantas se lavaron con agua desionizada, se secaron a 50°C hasta peso constante; al suelo seco al aire se le realizaron análisis físico y químicos; al suelo y plantas se les analizaron metales pesados después de la cosecha debido a que solo crecieron 20 cm en promedio. Se determinó que el porcentaje de materia orgánica fue muy alto en los suelos de los tratamientos testigos antes y después del trasplante, mientras que en los tratamientos con suelo de mina fue bajo al inicio y medio después de la cosecha; el P fue bajo en los tratamientos testigos y medio en los tratamientos MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 2 con suelos de mina; en todos los tratamientos, suelos vivero y de mina fueron extremadamente ricos en N; Cd y Pb fueron los únicos metales que presentaron cantidades críticas en los suelos de ambos tratamientos al final del trabajo. El epazote tuvo una supervivencia del 80% (tratamiento testigo) y 100% (tratamiento), a diferencia de menta que sobrevivió 90% en ambos casos y orégano que solo sobrevivieron los del tratamientos con suelo de mina en un 80% y fueron los que alcanzaron mayores coberturas; se encontraron concentraciones críticas de Cu, Ni, Pb y Cd en las tres especies. Se puede concluir que epazote, menta y orégano pueden considerarse aptas para la recuperación de la cubierta vegetal en el sitio para aumentar el contenido de materia orgánica y permitir el establecimiento de otras especies. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 3 II. INTRODUCCIÓN En México las principales fuentes de contaminación de los suelos son la industria química y petroquímica, la actividad minera y la refinación del petróleo (Volke et al., 2005); con respecto a la minería, sus procesos como la excavación, remoción de minerales y el proceso de extracción de metales, son algunas de las actividades más dañinas para el ambiente ya que pueden causar problemas ecológicos como cambio en la estructura del suelo, evaporación excesiva del agua, pérdida de mantos acuíferos, erosión, infertilidad del suelo, pérdida de vegetación y de biodiversidad, contaminación de los cuerpos de agua con sales y elementos potencialmente tóxicos como As, Se, Pb, Cd, Ni, y óxidos de S entre otros (Volke et al., 2005), además del daño que provocan en los cultivos, disminuyendo la producción de alimentos para el hombre y en casos extremos, se puede llegar a destruir el ecosistema. Esta importante fuente de contaminación afecta principalmente a la cubierta vegetal, ya que es la primera que desaparece por la actividad minera, al igual que produce grandes cantidades de residuos peligrosos como los metales pesados que aunque también provienen de fuentes naturales, son las actividades humanas las que provocan su adición desequilibrada en los ecosistemas; la explotación de minerales metálicos produce abundantes residuos tóxicos los cuales, principalmente son depositados en espacios abiertos. La extracción de Zn, por ejemplo, genera residuos que contienen Pb, Cd, Cu o As (Ullrich et al., 1999) y estos representan una amenaza para la salud humana y animal que se ve agravada por su persistencia a largo plazo en el medio ambiente (Shaw, 1990). MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 4 En este trabajo se emplearon tres especies de plantas vasculares: Chenopodium ambrosioides (epazote), Mentha viridis (menta) y Origanum vulgare (orégano) con el fin de recuperar la cubierta vegetal, ya que son especies con alta cobertura, de crecimiento rápido y formadoras de materia orgánica. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 5 III. MARCO TEÓRICO 3.1 La minería en México La minería es una de las actividades económicas de mayor tradición en México, que contribuye en gran medida con el desarrollo económico del país ya que suministra insumos a diversas industrias (construcción, metalúrgica, siderúrgica química y electrónica). De acuerdo con la Dirección General de Minas, la industria minera nacional es mayoritariamente metálica, y se dedica principalmente a la producción de cobre, zinc, plata y plomo. La producción minera en México, se centra en doce entidades: Chihuahua, Michoacán, Zacatecas, Durango, Sonora, Coahuila, Guanajuato, San Luis Potosí, Hidalgo, Sinaloa, Colima y Jalisco (Volke et al., 2005). En Hidalgo, el distrito minero Real del Monte y Pachuca ha producido a la fecha, en 462 años, 40,000 t de plata y 231 t de oro, lo que representa 16 % de la producción nacional de plata y 6 % de la producción mundial (SGM, 2011). A pesar de la decadencia de esta actividad económica en la época de los 70 y 80, el subsector minero no ha dejado de ser importante ya que aporta un gran valor agregado a la industria extractiva y a la economía del país. En la actualidad Pachuca es la entidad que aporta más del 60% de la producción total de oro al estado y el 50% de la producción de plata. Aunque, cada vez va decayendo la actividad de este rubro, es importante resaltar sus niveles de producción y los beneficios que esta genera. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 6 En esta ciudad, se encuentran jales de mina abandonados, con una acumulación de cerca de 200 años, donde se empleó el método de beneficio para la extracción de metales, principalmente por medio del uso de mercurio y cianuro (COREMI, 1992) y estos son una fuente frecuente de contaminación de los elementos traza (Madejón et al., 2002). Los problemas ambientales que surgen durante la etapa de producción, aunque muchos efectos de perturbación son visibles o directos, entre ellos la remoción de la tierra, otros se producen indirectamente por los desechos liberados al ambiente, los que alteran la calidad del aire, agua y suelo. Esto se debe a que, en promedio, del total de mineral extraído en una mina metálica sólo el 2% corresponde al metal deseado, el resto es descartado como diferentes desechos: 50% estéril, 44% relaves y 4% escorias (COREMI, 1992; Romero et al., 2008; in Acosta et al.,2009). 3.2 Contaminación del suelo Tras la explotación minera, en los suelos aledaños se depositan una gran variedad de materiales residuales, como son los escombros estériles, lo que provoca que cambien completamente sus características originales y pierdan propiedades físicas y químicas, además de que pueden presentar otros problemas como clase textural desequilibrada, ausencia o baja presencia de la estructura, disminución o desequilibrio en el contenido de nutrientes, ruptura de los ciclos biogeoquímicos, dificultad de enraizamiento, baja capacidad de intercambio catiónico, baja retención de agua y presencia de compuestos tóxicos (Aguilar et al., 2004). Uno de los problemas más importantes que se MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 7 generan al momento de la extracción de los metales en las minas, es el aumento de la cantidad de microelementos en el suelo, los cuales afectan negativamente la biota y calidad de suelo, estos alteran el número, diversidad y actividad de los organismos del suelo, inhibiendo la descomposición de la materia orgánica del suelo, lo que representa graves problemas para el desarrollo de la cubierta vegetal (Wong, 2003). De acuerdo con Salomons, (1995) los jales son tóxicos para los organismos vivos y afectan el crecimiento de las plantas. Por ejemplo, los metales tienden a acumularse en la superficie del suelo de tal manera que quedan alrededor de las raíces (Puga et al., 2006). Las plantas que crecen en suelos contaminados absorben en general más oligoelementos y la concentración de éstos en los tejidos vegetales está directamente relacionada con su abundancia en los suelos (Kabata-Pendias y Pendias, 2001); excesivas concentraciones de metales en el suelo podrían impactar la calidad de los alimentos, la seguridad de la producción de cultivos y la salud del medio ambiente, ya que estos se mueven a través de la cadena alimenticia vía consumo de plantas por animales y estos a su vez por humanos (Puga et al., 2006). Se considera que la dinámica de los metales pesados en el suelo puede clasificarse en cuatro vías (Navarro et al., 2007): Móviles a través de las aguas superficiales o subterráneas Transferencia a la atmósfera por volatilización Absorción por las plantas e incorporación a las cadenas tróficas Retención en el suelo de distintas maneras: fijos, adsorbidos, formando complejos y precipitados. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 8 3.3 Erosión del suelo Otro problema grave, provocado por la actividad minera es la erosión, es decir el desplazamiento de partículas, o masas, de suelo. Este proceso comprende tres acciones consecutivas: fragmentación, transporte y sedimentación de los materiales (Gómez, 2004). Asimismo, el viento y el agua son los factores erosivos más importantes que actúan sobre la superficie del suelo y pueden tener una acción negativa en determinadas áreas, destruyendo los agregados naturales y desplazando las partículas de menor tamaño. La erosión del suelo, en términos generales, es el principal problema agrario y ecológico de muchas regiones agrícolas y mineras a nivel mundial (Pimentel et al., 1995), es una causa importante de degradación del medio ambiente y uno de los factores que afecta en gran magnitud la distribución de la cubierta vegetal (Gómez, 2004), estas acciones conducen a la pérdida de la capa fértil, de la cubierta vegetal y arable del suelo y trae consigo la disminución de la productividad de los suelos. La vegetación (y sus propágulos), el suelo, la contaminación, la disminución en la calidad y cantidad del agua y la alteración de la topografía declinan la productividad del área y dan lugar a una profunda modificación que altera el uso potencial o previo de la tierra en el área que ocupa la mina y en las que se dispone el suelo y el material estéril (Rogowski y Weinrich, 1987). En total, la minería superficial puede ocupar de 2 a 11 veces más área que las minas subterráneas (Miao y Marrs, 2000) MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 9 3.4 Recuperación de la cubierta vegetal Hoy en día, existen técnicas que facilitan la recuperación de la cubierta vegetal, consistentes en la sucesión, siembra y trasplante de organismos vegetales autóctonos o de otras localidades similares. La creación de una cubierta vegetal es un tratamiento generalmente inevitable en la recuperación de cualquier espacio degradado, la revegetación permite revertir el proceso de deterioro de los ecosistemas; se utiliza en un medio desfavorable como son la presencia de suelos sometidos a erosión activa, fuertes pendientes, acidez, salinidad, presencia de residuos de muy diferente naturaleza, contaminación por metales pesados o hidrocarburos, aire y aguas contaminados (Gómez, 2004). Dicha cubierta debe ser un sistema, progresivo y estable, que sea persistente a pesar de las perturbaciones que se encuentran en dicho ecosistema, ya que la masa vegetal diversa y multiestratificada favorecerá la penetración de comunidades animales que encontraran en ella, alimento y refugio (Gómez, 2004). Las principales ventajas que se derivan de las cubiertas vegetales son las siguientes: Reducen drásticamente las pérdidas de suelo causada por la erosión, actúa a través del sistema radicular, que contribuye a inmovilizar los materiales del suelo. Aumentan la infiltración de agua en el suelo, especialmente en periodos intensos de lluvia. Reducen la evaporación del agua del suelo en la primavera y verano (después de la terminación de su ciclo o siega química). Reducen considerablemente las malas hierbas. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 10 Aumentan la biodiversidad: conserva la mesofauna del suelo (artrópodos, lombrices) y las poblaciones de aves que nidifican en el suelo. Permiten el acceso a los campos con el suelo húmedo, lo que es muy importante para realizar tratamientos fitosanitarios en el momento adecuado y para la recolección de frutos. En ocasiones permiten el aprovechamiento ganadero. Un ejemplo de trabajo realizado para la recuperación de la cubierta vegetal es el de Hidalgo et al., (2010) quienes estudiaron el área de relaves de la planta concentradora “Santa Rosa de Jangas” que fue acondicionada y preparada con un sustrato elaborado con una mezcla homogénea de tierra agrícola, turba, arena y el suelo que se está rehabilitando, en la cual se sembraron y/o trasplantaron especies vegetales con el fin de revegetar y fitoestabilizar cierres de minas. Se evaluaron diferentes especies preseleccionadas en base a profundidad de raíces, biomasa, tamaño de planta, diámetro de tallo y cobertura. Los resultados muestran que las especies más adecuadas para la fitoestabilización de la superficie de los relaves fueron el kikuyo (Pennisetum clandestinum) y la asociación ray grass-trébol (Lolium spp – Trifolium spp). Rodríguez et al., (2010) trabajaron en la emergencia y crecimiento de plantas ornamentales en sustratos contaminados con residuos de mina, con el fin de evaluar la capacidad de Dahlia x hortorum Willd. (Dalia), (Tagetes erecta L. (tagetes) y Cosmos bipinnatus Cav. (Cosmos), como fitorremediadoras, y llegaron a la conclusión de que los metales presentes en la mezcla modificaron significativamente la emergencia de las plántulas y MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 11 estas presentaron modificaciones fisiológicas y morfológicas, sin embargo se establecen en sustratos contaminados y acumularon en sus tejidos altas concentraciones de Cu, Cd, Ni y Pb. Hernández et al., (2009) estudiaron un jal de mina en Pachuca, Hidalgo establecieron nueve sitios de muestreo para determinar las características físicas y químicas, las especies vegetales y el contenido de elementos potencialmente tóxicos; se identificaron 25 especies de especies de las cualesHaplopappus venetus fue la más dominante. Solanum corymbosum presentó mayor acumulación de Cu (6 mg·kg-1), Brickelia veronicifolia de Pb (5 mg·kg-1) y Zn (20 mg·kg-1), Atriplex suberecta de Cd (1 mg·kg-1), Cynodon dactylon de Mn (69 mg·kg-1) y Bouteloua curtipendula de Ni (4 mg·kg-1), por lo que sugirieron el empleo de estas especies para la rehabilitación de jales mineros. Las minas provocan que se generen sitios con condiciones inhóspitas y con alta peligrosidad para los organismos vivos; así como un paisaje ecológico degradado. El establecimiento de cubiertas vegetales en los residuos tóxicos está fuertemente restringido por los efectos deletéreos en las plantas o en la germinación de las semillas (Peralta et al., 2001; Catanese et al., 2006; Rodríguez et al., 2010). Algunos reportes documentan que las especies vegetales de ciertas familias taxonómicas como la Asteraceae, presentan cualidades para crecer en sitios contaminados (Brooks, 1998). Otros estudios muestran que especialmente algunas especies ornamentales como la petunia, dalia, cosmos, son tolerantes a metales pesados y pueden representar una alternativa para recuperar o cubrir con vegetación los sitios contaminados (Caselles et al., 2004; Sharma y Grover, 2004; Seo et al., 2008). MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 12 Torres, (2009) trabajó con cultivos hidropónicos de menta y girasol en cultivos contaminados con aguas residuales y analizó el contenido de metales pesados en raíz, tallo y hojas y obtuvo un mejor crecimiento en las plantas regadas con aguas residuales debido a que proporcionaron una mayor cantidad de nutrientes asimilables por las plantas, las cuales no estaban presentes en el agua potable. Akbar y Goodarzi, (2008) trabajaron con tres especies, estramonio (Datura stramonium), espina de camello (Acacia erioloba E.Mey.) y epazote (Chenopodium ambrosioides) en un suelo de mina de Mn, analizo los niveles de Mn, enzimas antioxidantes y biomarcadores de daño oxidativo en las plantas con niveles tóxicos para las plantas, los resultados fueron que las concentraciones de Mn fueron más altas en las hojas de las tres especies, ya que el Mn se acumuló significativamente en las vacuolas de las hojas de espina de camello así como enzimas antioxidantes en epazote y estramonio. 3.5 ESPECIES SELECCIONADAS Para esta investigación se eligieron tres especies herbáceas que tienen la capacidad de desarrollarse en suelos semiáridos como son: MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 13 3.5.1 EPAZOTE Planta anual o bienal, originaria de América, naturalizada en regiones cálidas y templadas de Asia y Europa, conocida en México como epazote o hierba del zorrillo. Es una planta aromática, perenne, más o menos pubescente, de olor fuerte (Gadano et al., 2006; Jamali et al., 2006). Se propaga por semillas, florece en verano y fructifica desde mediados de verano a mediados de otoño; cuando se encuentra entre cultivos anuales de verano, como el maíz, realiza su ciclo de abril a diciembre (Calderón y Rzedowski, 2001). Morfología de la planta Tallo: usualmente postrado, simple o ramificado de 40 cm a 1 m de altura aproximadamente. Hoja: oblongas a lanceoladas y subenteras o sinuado-dentadas, de entre 4.0 cm a 10 cm de longitud y de 1.0 cm a 5.0 cm de ancho, gradualmente reducidas hacia la parte superior. (Gómez, 2008). Flor: pequeñas flores verdes sésiles dispuestas en panículos terminales densos, cada uno con cinco sépalos, con o sin hojas interpuestas, perianto glanduloso de un 1 mm de largo; el cáliz persistente circunda al fruto. Fruto: circular de casi 1.0 mm de ancho, envuelto por el perianto, pericarpio delgado que se desprende fácilmente, glanduloso; semillas en posición CLASIFICACION TAXONOMICA Reino: Plantae Clase: Magnoliopsida Orden: Cariophillales Familia: Amaranthaceae Subfamilia: Chenopodioideae Género: Dysphania Especie: C. ambrosioides MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 14 horizontal o vertical, negras y no mayores a 0.8 mm de diámetro, con el margen obtuso, brillante y liso. (Espinosa y Sarukhán, 1997). Distribución en México: Aguascalientes, Baja California, Baja California Sur, Chiapas, Chihuahua, Coahuila, Colima, Distrito Federal, Durango, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Estado de México, Michoacán, Morelos, Nayarit, Nuevo León, Oaxaca, Puebla, Querétaro, San Luís Potosí, Sinaloa, Sonora, Tabasco, Tamaulipas, Tlaxcala, Veracruz y Yucatán (Villaseñor y Espinosa, 1998). Figura 1. Chenopodium ambrosioides MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 15 3.5.2 MENTA Planta herbácea, perenne, de crecimiento rápido, originaria de Europa y Asia aunque actualmente el principal país productor son los Estados Unidos; es una planta de olor fuerte y agradable aroma (Fonnegra y Jiménez, 2007); se recoge la parte aérea en el momento de la floración, en julio y principios de agosto; puede vivir 2 años. Morfología de la planta Tallo: de coloración purpúrea o rojiza, de hasta 70 cm de altura, puede ser erguido o estar ligeramente acostado (Sánchez et al., 1998). Hoja: tienen la superficie rugosa, de color verde brillante, son sésiles, opuestas, ovadas, con el ápice acuminado y margen aserrado; miden de 4cm a 6 cm de largo y de 3cm a 5 cm de ancho. Flor: pequeñas, de coloración blanca, lila o rosácea, con cáliz en forma de cencerro, miden aproximadamente 2 o 3 mm, con cinco dientes en su extremo; la garganta del cáliz, antes de abrirse la flor, está cerrada por una espesa mechita de pelos blancos, la corola es de una pieza y se divide en cuatro lóbulos casi iguales (Fonnegra y Jiménez, 2007); las inflorescencias aparecen raras veces, en forma de espigas terminales de color blanco-violáceas; presenta olor aromático característico (Sánchez et al., 1998). Fruto: seco. CLASIFICACIÓN TAXONOMICA Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Orden: Lamiales Familia: Lamiaceae Género: Mentha Especie: Mentha viridis MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 16 Distribución en México: Villaseñor y Espinosa, (1998) la reportan en Coahuila, Distrito Federal, Durango, Hidalgo, Estado de México, Oaxaca, Querétaro, Tlaxcala y Veracruz. Figura 2. Mentha viridis MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 17 3.5.3 ORÉGANO Es una especie herbácea, perenne, decidua, aromática, semi-leñosa, originaria del Medio Oriente y de Arabia (Fonnegra y Jiménez, 2007), ha sido ampliamente difundida y es consumida y cultivada en diferentes latitudes en el mundo por su aroma y sabor; puede vivir hasta 7-8 años. Morfología de la planta Tallo: erecto, piloso (cubierto de pelusilla blanca), no es redondo sino, curiosamente, cuadrado, ramificados en la parte más alta o sin ramificar y en ocasiones, con tinte rojizo, que puede sobrepasar los 50 cm de alto, tiene ramas opuestas (Cameroni, 2013). Hoja: opuestas, ovaladas, acuminadas y de un verde claro, enteras o finamente dentadas, con la nervadura hundida en el haz; disponen de un corto peciolo, tienen tricomas en ambas caras y también son fragantes. Flor: pequeñas, tubulares, blancas, amarillas o rosadas y están protegidas por brácteas foliáceas, de color verde a morado, los estambres exertos; florece a finales de primavera y durante todo el verano; inflorescencias en forma de verticilastros densos terminales, agrupadas en panículas de hasta 25 cm de largo. Fruto: un tetraquenio globoso, liso y seco (Fonnegra y Jiménez, 2007). CLASIFICACION TAXONOMICA Reino: Plantae Divisioin: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Orden: Lamiales Familia: Lamiaceae Subfamilia: Nepetoideae Tribu: Mentheae Género: Origanum Especie: O. vulgare MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUISREY FELIPE 18 Distribución en México: Puede encontrarse en los estados de Durango, Guanajuato, Jalisco, Querétaro, San Luis Potosí y Zacatecas (CONABIO, 2005). IV. JUSTIFICACIÓN Las actividades mineras erosionan los suelos al contaminarlo y eliminando la cubierta vegetal, esta varía dependiendo de su tipo y pendiente. Los residuos de la explotación minera son depositados sin ningún control en zonas aledañas a la mina, de tal manera que dificultan el proceso de revegetación natural, por lo que se propone en este trabajo la recuperación de la cubierta vegetal empleando Mentha viridis (menta), Chenopodium ambrosioides (epazote) y Origanum vulgare (orégano) y se evaluará su capacidad de tolerancia en suelos de mina; la importancia de emplear estas especies es que forman una gran cobertura de hojas por lo que esto favorece a la recuperación del suelo. Figura 3. Origanum vulgare MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 19 V.HIPÓTESIS Chenopodium ambrosioides, Mentha viridis y Origanum vulgare serán aptas para la recuperación de la cubierta vegetal en el suelo de la mina “La Blanca, Hidalgo”. VI.OBJETIVO GENERAL Recuperar la cubierta vegetal del suelo de la mina “La Blanca”, con las especies Chenopodium ambrosioides, Mentha viridis y Origanum vulgare. 6.1 Objetivos Particulares Evaluar la altura y cobertura de las plantas de Chenopodium ambrosioides, Mentha viridis y Origanum vulgare. Analizar los parámetros físicos y químicos del suelo de la mina “La Blanca”. Evaluar el establecimiento de las tres especies MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 20 VII. MÉTODO 7.1 Descripción de la zona de estudio La Mina “La Blanca” en Pachuca Hidalgo, se encuentra a 2541 msnm, a 200 07.054’ Norte y 980 41.387’ Oeste; en una zona con un 60% de roca y con lo que fue matorral xerófilo crasicaule; es una mina cerrada desde hace 50 años y en la actualidad sobre este suelo erosionado, con residuos mineros, se encuentra una vegetación compuesta por nicotianas, pastos, pirules y algunas cactáceas. Figura 4. Zona de estudio Se realizó una visita a la mina “La Blanca” para observar las características del sitio establecer y los puntos de muestreo de suelo (Anexo Figura 1). MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 21 Se trazaron seis cuadrantes representativos de la zona de estudio, de cien metros cuadrados cada uno, y se tomaron muestras de suelo al azar. El suelo colectado se llevó al vivero de la FES Zaragoza CII, UNAM. Se preparó una muestra compuesta del suelo colectado en la mina, es decir, se tomó una parte de cada muestra simple (por cuadrante) y se mezclaron perfectamente hasta obtener una sola muestra que es representativa de toda la zona (NOM-021-SEMARNAT-2000) Se adquirió suelo de vivero (que consiste en una mezcla de tierra negra y hojarasca) para las plantas testigo. Se compraron 20 plantas por especie, de aproximadamente 10 cm de altura (10 individuos para testigo y 10 para tratamiento), en el mercado de plantas de Xochimilco, D.F. Se prepararon 60 contenedores de PVC (Anexo Figura 4) de 25 cm de altura y 10 cm de diámetro, llenos hasta los 20 cm de altura. Se llenaron 30 de ellos con suelo de vivero (para los testigos) y los otros 30 con suelo colectado de la mina (como los tratamientos). Se trasplantaron las plantas en cada uno de los contenedores previamente etiquetados (Anexo Figura 5). El suelo se mantuvo a capacidad de campo y semanalmente se registraron la altura, la cobertura y sobrevivencia de cada individuo (Anexo Figura 6 y 7). MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 22 Después de 19 semanas, se cosecharon, lavaron, y secaron a 50ºC, hasta obtener un peso constante (Anexo Figura 11). El suelo se secó al aire para poder realizar los siguientes análisis físicos y químicos: pH relación 1:2, conductividad eléctrica y Nitrógeno total (Etchevers 2001), densidad aparente por el método de la probeta, densidad real por el método del picnómetro (Ríos, 1985), y por la NOM-021-SEMARNAT-2000: textura del suelo método AS-09, Bouyoucos; materia orgánica método AS-07 por el procedimiento de Walkley y Black; fósforo extractable por el método AS-11, por el procedimieno de Bray y Kurtz; capacidad de intercambio Catiónico (potasio, sodio, calcio, magnesio) por el método AS-12 con acetato de amonio. La digestión de las muestras de suelo con el método de agua regia (Radojevic y Bashkin, 1999), para la lectura de metales pesados en el espectrofotómetro de absorción atómica Marca Varian. Las plantas se separaron por especie, en raíz, tallo, hojas, flor y/o fruto; las estructuras vegetales y reproductivas fueron pesadas y molidas para su digestión en una mezcla triácida (Radojevic y Bashkin, 1999), para la lectura de metales pesados en el espectrofotómetro de absorción atómica Marca Varian. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 23 VIII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 8.1 Análisis de suelo Se observa (Cuadro 1) que el pH se encuentra en un intervalo que va de 5.26 a 6.17 en suelos de testigos y de 6.63 a 6.81 en suelo de mina, se consideran de moderadamente ácido a neutro de acuerdo a la NOM-021, el pH es importante ya que influye en la solubilidad de ciertos elementos que hay en el suelo y en su disponibilidad (Salisbury y Ross, 1992); tanto el suelo de mina como el de vivero presentan efectos despreciables de salinidad (0.08 a 0.58 mmhos/cm); la densidad aparente (0.82 a 1.31 g/cc) es semejante a la que se encuentra en los suelos cultivados de textura migajonosa (Ríos, 1985) y la densidad real (1.26 a 2.51 g/cc) está por debajo de la que presentan la mayoría de los suelos (2.60 a 2.75 g/cc) (Ríos, 1985). El porcentaje de materia orgánica (Cuadro 1) para los suelos testigos fue muy alto a diferencia de los tratamientos, en el suelo de mina original fue bajo (1.53%), y aumentó después de la cosecha a 1.97 % (epazote), 2.51 % (menta) y 2.78 % (orégano), esto promovió un incremento de Nitrógeno en menta y orégano tratamiento ya que su adición en el suelo ayuda a la transformación de N, el ciclo de nutrientes y la recuperación de los ecosistemas (Whitford et al., 1988). MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 24 Cuadro 1. Parámetros físicos y químicos de suelo Parámetros Vivero Original Mina Original Vivero Menta Mina Menta Vivero Epazote Mina Epazote Vivero Orégano Mina Orégano pH 5.26 Mod ácido 6.81 Neutro 5.83 Mod ácido 6.63 Neutro 6.17 Mod ácido 6.53 Mod ácido 5.5 Mod ácido 6.57 Mod ácido D.R g/cc 2.27 2.51 1.49 1.84 1.26 2.28 1.81 2.2 D.A g/cc 0.84 1.12 0.83 1.2 1.03 1.15 0.82 1.31 C.E mmhos/cm 0.27 Efectos desprecia bles de salinidad 0.109 Efectos desprecia bles de salinidad 0.42 Efectos desprecia bles de salinidad 0.13 Efectos desprecia bles de salinidad 0.34 Efectos desprecia bles de salinidad 0.08 Efectos desprecia bles de salinidad 0.58 Efectos desprecia bles de salinidad 0.09 Efectos despreciabl es de salinidad M.O % 9.50 Muy alto 1.53 Bajo 13.27 Muy alto 2.51 Medio 13.99 Muy alto 1.97 Medio 13.63 Muy alto 2.78 Medio Textura Franco arenoso Franca arcilla arenoso Franco arenoso Franca arcilla arenoso Franco arenoso Franca arcilla arenoso Franco arenoso Franca arcilla arenoso Fosforo mgkg-1 6.50 Bajo 7.50 Bajo 8.80 Bajo 20.20 Medio 7.58 Bajo 16.40 Medio 7.50 Bajo 16.80 Medio Nitrógeno % 4.06 Extremad amente rico 0.7 Extremad amente rico 2.13Extremad amente rico 1.24 Extremad amente rico 0.7 Extremad amente rico 0.47 Extremad amente rico 0.45 Extremad amente rico 0.28 Extremada mente rico Na Cmol(+)kg-1 0.17 1.45 6.86 3.94 6.02 4.80 4.62 5.16 K Cmol(+)kg-1 0.15 Muy baja 1.20 Alta 6.05 Alta 6.27 Alta 5.57 Alta 10.00 Alta 10.00 Alta 1.23 Alta Ca Cmol(+)kg-1 0.17 Muy baja 2.43 Baja 32.08 Alta 27.88 Alta 38.66 Alta 21.13 Alta 35.00 Alta 49.73 Alta Mg Cmol(+)kg-1 1.49 Media 2.83 Media 6.63 Alta 4.69 Alta 8.37 Alta 3.01 Alta 5.72 Alta 13.46 Alta Zn mgkg-1 18.53 59.63 17.33 78.38 1.43 73.16 3.50 77.68 Cu mgkg-1 17.35 8.37 43.33 21.58 60.75 16.90 ND 18.78 Cd mgkg-1 3.38* 3.46* 4.50* 4.05* 3.30* 2.92 1.97 3.22* Pb mgkg-1 10.50 57.19 51.25 114.00* 16.25 103.50* 475.00* 107.75* Ni mgkg-1 11.12 13.01 2.12 8.20 7.17 7.40 ND 6.42 Parámetros Vivero Original Mina Original Vivero Menta Mina Menta Vivero Epazote Mina Epazote Vivero Orégano Mina Orégano ND= No detectado; *concentración critica de acuerdo a Kabata-Pendías y Pendías, 2001. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 25 La cantidad de fósforo fue baja (NOM-021) en los suelos originales de vivero (6.5 mgkg-1) y mina original (7.5 mgkg-1), así como los de testigos menta (8.8 mgkg-1), epazote (7.58 mgkg-1) y orégano (7.5 mgkg-1), sin embargo, se observó que después del cultivo en el suelo de mina de las tres especies se incrementó la disponibilidad de éste en el suelo ya que en menta llegó a 20.2 mgkg-1, en orégano a 16.8 mgkg-1 y en epazote 16.4 mgkg-1 , que son concentraciones medias ( NOM-021). De acuerdo con (Madejón et al., 2004) para suelos de textura franca, un intervalo de 7-12 mgkg-1 se considera bajo; en este caso la clase textural del suelo de vivero es Franco arenoso, y del suelo de mina es Franca arcilla arenoso. El contenido de K (Cuadro 1) se encontró en concentraciones altas en el suelo de mina, concentraciones altas de K en suelo de mina original (1.2 Cmol(+)kg-1), en suelo de mina menta (6.27 Cmol(+)kg-1), suelo mina epazote (10 Cmol(+)kg-1), mina orégano (1.23 Cmol(+)kg-1), de acuerdo a la NOM- 021). La importancia de este nutriente radica en que es un elemento esencial para el desarrollo de las plantas y las necesidades dependen directamente del tipo de especie vegetal que se desarrolle en el sitio (Castellanos et al., 2000; in Acosta et al., 2009). La concentración del ion intercambiable Ca (Cuadro 1), fue muy baja en el suelo vivero original (0.17 Cmol(+)kg-1) y en el suelo de mina original fue baja (2.43 Cmol(+)kg-1), mientras que en ambos tratamientos después de la cosecha de las plantas las cantidades de Ca fueron altas de acuerdo a la NOM- 021; en el suelo epazote vivero hubo una concentración de 38.66 Cmol(+)kg-1, en suelo de mina del epazote fue de 21.13 Cmol(+)kg-1, el suelo de orégano de vivero fue 35 Cmol(+)kg-1, el suelo de orégano de mina 49.73 Cmol(+)kg-1, MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 26 suelo de menta de vivero 32.08 Cmol(+)kg-1 y el suelo de menta de mina de 27.88 Cmol(+)kg-1. Para el Mg (Cuadro 1) las concentraciones fueron Medias en el suelo vivero original 1.49 Cmol(+)kg-1 y el suelo de mina original 2.83 Cmol(+)kg-1, mientras que en el suelo de ambos tratamientos, después de la cosecha las concentraciones de Mg fueron altas de acuerdo a la NOM-021: en el suelo epazote vivero fue de 8.37 Cmol(+)kg-1, el suelo epazote mina 3.01 Cmol(+)kg-1, el suelo orégano vivero 5.72 Cmol(+)kg-1, suelo orégano mina 13.46 Cmol(+)kg-1, en suelo menta vivero 6.63 Cmol(+)kg-1 y en el suelo menta mina 4.69 Cmol(+)kg-1. Las concentraciones de los micronutrimentos Zn y Cu (Cuadro 1) se encuentran dentro de la normalidad en los suelos de ambos tratamientos (Kabata-Pendias y Pendias, 2001). 8.2 Supervivencia, altura y cobertura de las plantas Figura 5. Supervivencia de Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 27 En las primeras 5 semanas presentaron una supervivencia similar orégano, menta y epazote, en ambos tratamientos (Figura 5); en la semana 6, hay un decremento en orégano testigo mientras que orégano tratamiento comienza a decrecer a partir de la semana 9. En menta, en la semana 10 el tratamiento muestra un decremento en su supervivencia mientras que el testigo lo hace hasta la semana 17; en epazote en la semana 19 el porcentaje baja para los testigos hasta el 80% y el tratamiento se mantiene en 100%. Figura 6. Altura de las plantas Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides Después de 19 semanas (Figura 6) de tratamiento Chenopodium ambrosioides, Mentha viridis y Origanum vulgare alcanzaron respectivamente 31 cm, 23 cm y 19 cm, alturas bajas, ya que de manera natural pueden presentar mayor crecimiento, el epazote llega a medir 1 m de altura (Espinosa y Sarukhán, MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 28 1997; Gadano et al., 2006, Jamali et al., 2006, in Gómez, 2008), en el caso de menta 70 cm (Fonnegra y Jiménez, 2007; Cameroni, 2011), y orégano 50 cm (Fonnegra y Jiménez, 2007; Cameroni, 2013). Se observó que las plantas testigo de epazote y orégano crecieron más que los tratamientos, mientras que las mentas en suelo de mina alcanzaron mayores alturas que las cultivadas en suelo de vivero (Figura 6); las plantas de epazote fueron las únicas que alcanzaron a producir estructuras reproductivas. Probablemente la falta de algunos nutrimentos (tabla 1), provocó caída de hojas y marchitamiento de algunos tallos en las plantas de orégano testigo (en la semana 7) y tratamiento (semana 16), lo que causó un decremento en cuanto a su altura, lo que puede estar relacionado a que fue la especie menos tolerante (cuadro 3). Figura 7. Cobertura de las plantas Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 29 En la (Figura 7) se observa que epazote testigo tuvo un aumento importante de cobertura desde la semana 1 hasta la 9 donde alcanzó casi 400 cm2, mientras que el tratamiento solo llegó a los 320 cm2 de cobertura al final del experimento. Mientras, menta y orégano en suelo de mina presentaron coberturas mayores que las de suelo de vivero; en la semana 16, el orégano tratamiento alcanzó su cobertura más amplia 280 cm2 y menta tratamiento 230 cm2, en la semana 17. En los suelos de minas abandonadas, se debe considerar la presencia de contaminantes como los metales pesados (Cuadro 1) que pueden dañar a la plantas (Jiménez et al., 2006), ya que las concentraciones naturales de metales pueden llegar a ser tóxicas para su desarrollo (Aguilar et al., 2004). El Cu, Fe, Mn y Zn tienen importantes funciones fisiológicas como micronutrientes en plantas, sin embargo, su concentración excesiva en los tejidos puede causarles estrés y toxicidad (Madejon et al., 2002). Al observar que las tres especies no alcanzaron las alturas esperadas, se analizó Zn, Cu, Cd, Pb y Ni, tanto en suelo como en plantas (Cuadro 1); donde se observa que la concentración del Cd es crítica ( 3.0 mgkg-1) en los suelos de ambos tratamientos de menta y en suelo de vivero de epazote y orégano de mina. En epazote de suelo de mina y orégano vivero, las concentraciones se consideran normales (Kabata-Kabata-Pendías, 1984). Una concentración crítica de Pb se presenta en los suelos de epazote de mina, orégano de suelo de vivero, orégano y menta de suelo de mina. Para Ni, el suelo de ambos tratamientos presenta concentraciones normales (Kabata-Pendías y Pendías, 2001). MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 30 Las concentraciones de Zn en planta (Anexo Cuadro 1) están dentro de la normalidad en ambos tratamientos (Kabata-Pendias y Pendias, 2001) a diferencia del Cu, que en las tres especiespresentó concentraciones críticas a excepción de algunas estructuras como tallo de orégano de suelo de vivero, tallo de menta y orégano de suelo de mina y hoja de orégano de suelo de mina. El Cd (Anexo Cuadro 1) se encontró en un rango normal solo en la raíz y hoja de epazote en suelo de vivero; el Pb presentó en todos los órganos de las tres especies cantidades críticas excepto en tallo y hoja de menta y epazote de suelo de mina; y la concentración de Ni solo fue normal en los tallos de orégano, esto debido principalmente a que se encuentran en las capas superficiales del suelo por lo que son accesibles para su absorción por las raíces (Khan et al., 2000). Además, las texturas ligeras como la franca (Cuadro 1) pueden aumentar la disponibilidad de algunos elementos (Smith, et al., 1998), al mismo tiempo que el pH al ser moderadamente acido (Cuadro 1), aumenta la disponibilidad de los metales, influye en la proporción en que estos son absorbidos y conduce a la insuficiencia de nutrientes para las plantas (Salisbury y Ross, 1992; Lin et al., 2004; Puga et al., 2006; Greger, 1999; Diez, 2008). MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 31 Cuadro 2. Índice de tolerancia (I.T.) y Factor de translocación (F.T.) en las tres especies F.T. Metal Chenopodium a. Mentha v. Origanum v. Cu 0.61 0.05 0.37 Ni 1.06 0.56 0.23 Zn 1.29 1.06 0.81 Pb 0.15 ND 0.56 Cd 1.25 1.58 0.95 I.T. 160.30 83.73 76.73 FT mayor a 1= hiperacumuladora. FT entre 0.5 y 0.99 = acumuladora. FT menor a 0.5 = tolerante I.T= índice de tolerancia, IT mayor a 100= tolerante Aunque los metales pesados son tóxicos para las plantas en ciertas cantidades, muchas de ellas son capaces de absorberlos y acumularlos gracias a sus mecanismos de adaptación que presentan, ya que pueden ser usadas para eliminar, transferir, estabilizar y/o degradar los contaminantes del suelo, (Khan et al., 2000; Guerrero et al., 2001; Zhang et al., 2012). De acuerdo al Índice de Tolerancia (Cuadro 2), Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides son plantas tolerantes a la contaminación por Cu, Ni, Zn, Pb y Cd, sin embargo, el epazote lo es más; este hecho está relacionado con que fue la especie que presentó mayor supervivencia (Figura 5), mayores alturas (Figura 6) y coberturas (Figura 7). Salisbury y Ross (1992), mencionan que esta característica de tolerancia se debe a que hay agentes quelantes específicos (por ejemplo, en las paredes celulares de la raíz) que forman fuertes complejos con los iones metálicos e impiden que éstos reaccionen. La secreción de estos metales hacia las MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 32 vacuolas también podría contribuir a atenuar sus efectos tóxicos (Khan et al., 2000; Guerrero et al., 2001; Zhang et al., 2012). En el (Cuadro 2) de acuerdo al Factor de Traslocación (F.T) de los metales pesados analizados (Fellet et al., 2007), el epazote se considera hiperacumulador de Ni, Zn y Cd, acumulador de Cu y tolerante a Pb; menta es hiperacumuladora de Zn y Cd, acumuladora de Ni y tolerante a Cu; y el orégano es acumulador de Zn, Pb, y Cd y tolerante a Cu y Ni; (Zhang et al., 2012) las plantas que son acumuladoras o hiperacumuladoras son más eficaces en la eliminación de metales en el suelo. Si se considera que el establecimiento de plantas en suelos de mina puede ocurrir naturalmente entre 10 y 50 años y la recuperación de la cubierta vegetal con hierbas y árboles puede tomar al menos 55 años, debido principalmente por las condiciones de infertilidad y toxicidad, así como a las malas condiciones físicas del sustrato (Bradshaw y Chadwick, 1980), se deben seleccionar las especies adecuadas para esta finalidad, considerando las condiciones de estrés y que con el tiempo mejoren las condiciones del sitio, como se presenta en las tres especies consideradas en este trabajo, ya que la cobertura de epazote de suelo de mina fue más alta que la del testigo; las plantas que se proponen para la recuperación de la cubierta vegetal deben promover un incremento de la materia orgánica y aumento de los nutrimentos disponibles para las plantas (Khan et al., 2000; Rondón et al., 2005), como ocurrió en este trabajo, además de que toleraron concentraciones críticas de Cd y Plomo. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 33 IX. CONCLUSIONES El epazote alcanzó la mayor altura, cobertura y supervivencia de las tres especies, después le sigue menta y al final orégano. Epazote es la única en presentar estructuras reproductivas (flores). La materia orgánica, fósforo y potasio aumentaron en el suelo de mina después de la cosecha de las tres especies (Chenopodium ambrosioides, Mentha viridis y Origanum vulgare), el nitrógeno solo en suelos de mina de menta. Zn y cobre aumentaron en el suelo después de la cosecha. Las especies acumularon concentraciones críticas de metales pesados (Pb, Cd y Ni), incluyendo al Cu que es elemento esencial, por lo que pueden emplearse en sitios contaminados con metales pesados. Se recomiendan las tres especies para emplearlas al inicio de la recuperación de la cubierta vegetal en sitios contaminados sobre todo con Níquel, por lo que se cumple la hipótesis. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 34 X. 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Concentración de metales pesados en los diferentes órganos de las tres especies Mentha viridis Zn mgkg-1 Cu mgkg-1 Cd mgkg-1 Pb mgkg-1 Ni mgkg-1 Rvm 151.23 54.90* 8.07* 89.67* 22.37* Rmm 124.11 91.37* 6.30* ND 31.10* Tvm 148.73 22.77* 6.97* 41.00* 16.63* Tmm 131.42 4.87 9.97* 16.67 17.33* Hvm 200.88 52.43* 8.43* 62.67* 23.40* Hmm 158.87 23.80* 8.03* 13.33 30.23* Origanum vulgare Zn mgkg-1 Cu mgkg-1 Cd mgkg-1 Pb mgkg-1 Ni mgkg-1 Rvo 102.03 67.57* 9.20* 52.33* 16.13* Rmo 82.19 27.20* 9.03* 70.00* 28.03* Tvo 97.33 17.10 10.93* 64.00* 7.57 Tmo 66.37 10.00 8.60* 39.33* 6.43 Hvo 164.80 46.70* 11.13* 70.33* 16.00* Hmo 101.13 9.50 7.03* 45.33* 16.77* Chenopodium ambrosioides Zn mgkg-1 Cu mgkg-1 Cd mgkg-1 Pb mgkg-1 Ni mgkg-1 Rve 129.10 47.70* 2.60 132.00* 15.00* Rme 109.63 39.20* 6.87* 57.00* 16.47* Tve 137.32 31.27* 5.00* 124.67* 15.60* Tme 142.07 24.10* 8.20* 8.67 17.47* Hve 196.91 48.93* 4.10 159.00* 20.13* Hme 186.21 49.80* 8.30* 21.00 23.90* Fve 291.10 73.17* 14.17* 238.33* 40.67* Fme 231.63 44.08* 18.75* 71.67* 39.67* Concentración normal en planta 1 – 400 5.0 – 20 0.1 – 2.4 0.2 – 20 0.02 - 5 Concentración crítica en planta* 100 – 400* 20 – 100* 5.0 – 30* 30 – 300* 10 – 100* Nota: Rvm=raíz vivero menta, Rmm=raíz mima menta, Tvm= tallo vivero menta, Tmm= tallo mima menta, Hvm= hoja vivero menta, Hmm= hoja mina menta, Rvo= raíz vivero orégano, Rmo= raíz mina orégano, Tvo= tallo vivero orégano Tmo= tallo mina orégano, Hvo=hoja vivero orégano, Hmo=hoja mina orégano, Rve= raíz vivero epazote, Rme= raíz mina epazote, Tve= tallo vivero epazote, Tme=tallo mina epazote, Hve= hoja vivero epazote, Hme= hoja mina epazote, Fve= flor vivero epazote, Fme=flor mina epazote. *concentraciones críticas Kabata-Pendías y Pendías, 2001.ND no detectado. MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 45 Figura 1. Concentración de Cd, Pb y Ni en las diferentes estructuras de las especies Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides Figura 2. Concentración de Zn y Cu en las diferentes estructuras de las especies Mentha viridis, Origanum vulgare y Chenopodium ambrosioides MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 46 Figura 3. Zona de colecta de suelo de la Mina “La Blanca” Pachuca, Hidalgo Figura 4. Contenedores con suelo de vivero (a) y suelo de mina (b) Figura 5. Trasplante Figura 6. Riego MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 47 Figura 7. Medición de altura y cobertura Figura 8. Origanum vulgare testigo al inicio (a), testigo al final (b), tratamiento al inicio (c) y tratamiento al final (d) MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 48 Figura 9. Chenopodium ambrosioides testigo al inicio (a), testigo al final (b), tratamiento al inicio (c) y tratamiento al final (d) Figura 10. Mentha viridis testigo al inicio (a), testigo al final (b), tratamiento al inicio (c) y tratamiento al final (d) MARTÍNEZ GUTIÉRREZ LUIS REY FELIPE 49 Figura 11. Cosecha de Epazote testigo (a) Epazote Tratamiento (b) Menta testigo (c) Menta tratamiento (d) Orégano testigo (e) Orégano tratamiento (f). Portada Índice I. Resumen II. Introducción III. Marco Teórico IV. Justificación V. Hipótesis VI. Objetivo General VII. Método VIII. Resultados y Discusión IX. Conclusiones X. Literatura Citada XI. Anexo