Caracterização de propriedades químicas do solo em área de reflorestamento com Pinus elliottii em Florianópolis

Abstract

O Pinus elliottii é uma planta nativa da América do Norte e da Europa, levada a diversos países do Hemisfério Sul para uso comercial, onde se tornou uma potencial espécie invasora. O desequilíbrio ecológico gerado se reforça com a composição química da seiva desta planta que é rica em lignina, a qual é uma molécula de difícil decomposição que causa uma redução nos teores de carbono orgânico do solo e, consequentemente, uma menor retenção de macro e micronutrientes. Tudo isso produz um solo infértil para o crescimento de mata nativa em diversas localidades de clima temperado no Hemisfério Sul. Na região da Grande Florianópolis, ao sul do Brasil, a invasão de florestas de pinheiros é considerada um grande problema ambiental. Tendo isto em vista, o presente projeto de pesquisa busca avaliar os atributos químicos do solo de áreas reflorestadas com Pinus (P) e comparar com o solo de áreas de matas nativas com floresta de restinga arbórea (F) e restinga arbustiva (A). Para isso, foram coletadas amostras em três diferentes áreas em um terreno de preservação permanente na cidade de Florianópolis-SC, Brasil. As coletas foram feitas nas camadas de 0-10, 10-20 e 20-40 cm, com quatro repetições, totalizando 36 amostras. Em seguida foram avaliadas as concentrações de carbono orgânico total (COT) usando oxidação com ácido crômico seguida por titulação com sulfato ferroso amoniacal. Usando três ANOVAs onde se considerou um p-valor < 0,05, verificou-se que havia uma diminuição significativa nas concentrações de COT na área P quando comparada com a área F, em todas as três camadas e com a área A, nas camadas de 10-20 cm e 20-40 cm. Também foram avaliados os metais ambientalmente disponíveis, com digestão ácida com aquecimento convencional em um bloco seguida por determinação de elementos por ICP-MS. As condições ótimas de potência de rádio frequência e vazão do gás nebulizador do ICP-MS foram obtidas usando um planejamento Doehlert, considerando a desejabilidade entre mínima formação de óxidos e íons dupla carga e máxima sensibilidade para os analitos como resposta no planejamento. Os pontos ótimos obtidos foram de 1100 W para a potência de radiofrequência e de 0,88 L/min para a vazão de gás nebulizador do aparelho. Os analitos quantificados foram Ag, Al, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, Se, V e Zn. O método de análise de metais teve sua exatidão avaliada através de uso de dois CRMs de solos, cujo teste t de Student não indicou diferença significativa para a maioria dos analitos. Foram adicionalmente realizados teste de adição e recuperação e análise de regressão onde as respostas da digestão em bloco foram comparadas com uma digestão auxiliada por micro-ondas. Os resultados das concentrações de metais das amostras reais foram agrupados por área de coleta em uma PCA, a qual mostrou que existe uma identidade química que diferencia os dados das três áreas de coleta e que foram encontradas maiores quantidades de macro e micronutrientes na região com vegetação predominante de floresta de restinga arbórea.

Abstract: Pinus elliottii is a plant native to North America and Europe, taken to several countries in the Southern Hemisphere for commercial use, where it has become a potential invasive species. The ecological imbalance generated is reinforced by the chemical composition of the sap of this plant, which is rich in lignin, a molecule that is difficult to decompose and causes a reduction in the organic carbon content of the soil and, consequently, a lower retention of macro and micronutrients. All of this produces infertile soil for the growth of native forests in several temperate climate locations in the Southern Hemisphere. In the Greater Florianópolis region, in southern Brazil, the invasion of pine forests is considered a major environmental problem. With this in mind, this research project seeks to evaluate the chemical attributes of the soil of areas reforested with Pinus (P) and compare it with the soil of areas of native forests with arboreal restinga forest (F) and shrubby restinga (A). For this purpose, samples were collected in three different areas in a permanent preservation area in the city of Florianópolis-SC, Brazil. The collections were made in the 0-10, 10-20 and 20-40 cm layers, with four replicates, totaling 36 samples. Then, the total organic carbon (TOC) concentrations were evaluated using oxidation with chromic acid followed by titration with ammonium ferrous sulfate. Using three ANOVAs where a p-value < 0.05 was considered, it was found that there was a significant decrease in TOC concentrations in area P when compared to area F, in all three layers and with area A, in the 10-20 cm and 20-40 cm layers. Environmentally available metals were also evaluated, with acid digestion with conventional heating in a block followed by determination of elements by ICP-MS. The optimal conditions of radio frequency power and nebulizer gas flow of the ICP-MS were obtained using a Doehlert design, considering the desirability between minimum formation of oxides and double charged ions and maximum sensitivity for the analytes as response in the design. The optimum points obtained were 1100 W for the radio frequency power and 0.88 L/min for the nebulizer gas flow of the device. The quantified analytes were Ag, Al, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, Se, V and Zn. The accuracy of the metal analysis method was assessed using two soil CRMs, whose Student's t-test did not indicate significant differences for most analytes. An addition and recovery test and regression analysis were additionally performed, where the responses of the bulk digestion were compared with a microwave-assisted digestion. The results of the metal concentrations of the real samples were grouped by collection area in a PCA, which showed that there is a chemical identity that differentiates the data from the three collection areas and that higher amounts of macro and micronutrients were found in the region with predominant vegetation of restinga arboreal forest.