Influência de plantas de cobertura e de biocarvão na estrutura de comunidades microbianas do solo em áreas de mineração de carvão em recuperação

Abstract

A exploração do carvão mineral em SC resultou em mudanças ambientais especialmente nos atributos químicos, físicos e biológicos do solo, cujos processos de reconstrução topográfica do solo seguido de implantação de projetos de revegetação vêm sendo uma alternativa para recuperação destas áreas. Dentre as espécies de plantas utilizadas nos processos iniciais de revegetação encontram-se as herbáceas gramíneas braquiária (Brachiaria brizantha A. Rich. cv Marandu) e milheto (Pennisetum americanum L.) e a leguminosa calopogônio (Calopogonium mucunoides). Entretanto, não é conhecido o comportamento destas plantas sobre as comunidades microbianas dos solos usados para o remodelamento topográfico das áreas. O biocarvão tem-se mostrado como uma alternativa de substrato viável para o condicionamento e a fertilidade de diversos tipos de solos, com reflexos positivos no aumento da biomassa vegetal e nas comunidades microbianas do solo. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência das plantas de cobertura e do biocarvão sobre as comunidades microbianas do solo de áreas de mineração de carvão em recuperação. O experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 5x2, com quatro repetições. Foram testados quatro tratamentos contendo plantas de cobertura: braquiária (Bra); calopogônio (Cal); milheto (Mil) e o consórcio destas (Mix), além de um tratamento controle (Con). Todos os tratamentos foram avaliados na presença 1% de biocarvão de cama de aviário (+B) e ausência deste substrato (-B) no solo. Ao final de 60 dias após a semeadura avaliou-se a massa seca da parte aérea (MSPA) e da raiz (MSR), bem como os valores acumulados de N e P da MSPA das plantas de cobertura, além dos parâmetros de respiração basal (RB) e do pH do solo. Avaliou-se também a estrutura das comunidades bacterianas e fúngicas por PCR/DGGE a partir DNA extraído de solo. O biocarvão promoveu o aumento da MSPA, da quantidade acumulada de N e P em todos os tratamentos com plantas de cobertura, e da MSR no tratamento Cal. Os aumentos foram: 44, 200,85 e 220,% para Bra, Cal, Mil e Mix na MSPA; 62, 302, 123, 241% para Bra, Cal, Mil e Mix no acúmulo N; 36, 91, 18, e 77% para Bra, Cal, Mil e Mix no acúmulo P. Além de 31,% para Cal na MSR. Houve um incremento na respiração basal entre o 20º e 35º dia, principalmente nos tratamentos Mil Mix e Bra. A aplicação do biocarvão aumentou o pH do solo de 5,7 para 6,2. A estrutura das comunidades microbianas do solo foi mais influenciada pela presença de biocarvão no solo do que pela presença de plantas de cobertura, sendo verificado incremento no número de bandas das comunidades de bactérias e fungos na presença de biocarvão. Desta forma, o biocarvão associado com as plantas de cobertura pode aumentar a diversidade da comunidade microbiana e acelerar a recuperação de solos degradados pela mineração de carvão.

Abstract : The mineral coal exploration in SC State resulted in environmental changes in the chemical, physical and biological attributes of the soil, whose processes of topographic reconstruction of the soil followed by implantation of revegetation projects have been an alternative for recovery of these areas. Among the plant species used in the initial revegetation processes are the brachiaria grasses (Brachiaria brizantha A. Rich. Cv Marandu), millet (Pennisetum americanum L.) and the calopogonium legume (Calopogonium mucunoides). However, the behavior of these plants on the soil microbial communities used for the topographic remodeling of these areas is unknown. The biochar has been shown to be a viable substrate alternative for the conditioning and fertility of different types of soils, with positive effects on the increase of plant biomass and soil microbial communities. The objective of this work was to evaluate the influence of cover crops and biochar on the soil microbial communities of recovering coal mining areas. The experiment used a randomized complete block design in a 5x2 factorial scheme, with four replications. Four treatments containing cover plants were tested: Brachiaria (Bra); calopogonium (Cal); millet (Mil) and the consortium of these (Mix), in addition to a control treatment (Con). All treatments were evaluated in the presence of 1% of avian bed biochar (+ B) and absence of this substrate (-B) in the soil. At the end of 60 days after sowing, dry shoot mass (MSPA) and root (MSR) were evaluated, as well as accumulated values of N and P of MSPA of cover plants, as well as basal respiration parameters (RB) and soil pH. The bacterial and fungal communities structure were also evaluated by PCR / DGGE from soil extracted DNA. Biochar promoted MSPA increasing, the accumulated amount of N and P in all the treatments with cover plants and the MSR in the Cal treatment. The increases were: 44, 200, 85, and 220% for Bra, Cal, Mil and Mix in MSPA; 62, 302, 123, 241% for Bra, Cal, Mil and Mix in the N accumulation; 36, 91, 18 and 77% for Bra, Cal, Mil and Mix in the accumulated P. Besides 31% for Cal in MSR. There was a basal respiration increase between the 20th and 35th day, mainly in the treatments Mil, Mix and Bra. The application of biochar increased soil pH from 5.7 to 6.2. The presence of biochar at soil has influenced the structure of the soil microbial communities more than cover plants presence, being marked by the increase in the number of bands of bacteria and fungi communities in the presence of biochar. In this way, the biochar associated with cover crops can increase the diversity of the microbial community and accelerate the recovery of degraded soils by coal mining.