Biossólido no estabelecimento de espécies herbáceas e nos atributos químicos e microbiológicos em solo impactado pela mineração de carvão

Biosolids in the establishment of herbaceous species and in chemical and microbiological attributes in soil impacted by coal mining

RESUMO

O presente estudo tem como objetivo avaliar o efeito da aplicação de diferentes concentrações de biossólido de lodo de esgoto, submetido a tratamento térmico, no estabelecimento de espécies herbáceas (aveia preta, ervilhaca e azevém) e nos atributos químicos e microbiológicos de um solo degradado pela mineração de carvão. O experimento foi instalado em área degradada pela mineração de carvão, localizada no munícipio de Treviso (SC), sendo os tratamentos compostos pelas concentrações de 0, 6,25, 100, 250 e 500 Mg ha^-1 de biossólido, em parcelas de 2×2 m. Foram cultivadas espécies de aveia preta, ervilhaca e azevém de maneira consorciada, avaliando-se os parâmetros das plantas e os atributos químicos do solo nas profundidades 0-5, 5-10 e 10-20 cm. O biossólido proporcionou a elevação do pH do solo e o aumento dos teores disponíveis de P, K e carbono orgânico total e não influenciou na colonização micorrízica, na respiração basal do solo e na nodulação radicular. O uso do resíduo biossólido como substrato em áreas degradadas é uma alternativa para sua disposição final pela economia ao utilizá-lo como fertilizante, além dos benefícios ambientais, associados ao seu uso.

Palavras-chave:
áreas degradadas; lodo de esgoto; microrganismos do solo

ABSTRACT

This study aims to evaluate the effects of different concentrations of sewage sludge biosolid concentrations, submitted to thermal treatment, in the establishment of herbaceous species (black oats, vetches, and ryegrass) and in the chemical and microbiological attributes of a soil degraded by coal mining. The experiment was installed in an area degraded by coal mining, in Treviso/SC, with treatments composed of concentrations of 0; 6.25; 100; 250; and 500 Mg ha^-1 of biosolids, in 2×2 m plots. Species of black oat, vetch, and ryegrass were grown in a consortium manner, evaluating the plant parameters and chemical attributes of the soil at depths 0-5, 5-10, and 10-20 cm. The biosolids provided improvements in soil fertility, such as pH elevation, increased levels available of P, K, and total organic carbon, in addition to not influencing mycorrhizal colonization, basal soil respiration, and root nodulation. The use of biosolid waste as a substrate in degraded areas is an alternative to its final disposal due to the economy when using it as a fertilizer, in addition to the environmental benefits associated with its use.

Keywords:
degraded areas; sewage sludge; soil microorganisms

INTRODUÇÃO

A mineração de carvão na região sul de Santa Catarina teve início no século XX, com o descobrimento de dezenas de minas em uma área conhecida atualmente como bacia carbonífera (SOARES; SANTOS; POSSA, 2008). A mineração de carvão a céu aberto, prática comum na região Carbonífera de Santa Catarina (BELOLLI; QUADROS; GUIDI, 2002), com a consequente remoção dos horizontes superficiais do solo e da matéria orgânica contida nessa camada, causou sérios problemas em sua estrutura, na disponibilidade de água e nutrientes, além de afetar a atividade biológica do solo (ALEXANDRE, 1999). Apesar da sua importância como recurso energético, a mineração do carvão é uma atividade potencialmente poluidora, que representa elevado risco ambiental, interferindo na paisagem, na contaminação dos solos e dos recursos hídricos (ALBUQUERQUE et al., 2011; CASTILHOS; FERNANDES, 2011).

As limitações no estabelecimento de plantas em solos degradados pela mineração de carvão ocorrem principalmente pela compactação, pH ácido e baixo teor de nutrientes, especialmente N e P (POLZ, 2008). Nesse sentido, o fornecimento de uma fonte de matéria orgânica é fundamental para garantir o estabelecimento da vegetação nessas áreas.

O biossólido, rico em matéria orgânica e com pH na faixa de 6,5, após sua incorporação aos solos degradados, atua como condicionador, melhorando as propriedades físicas dos solos, aumentando a porosidade e a infiltração de água e facilitando o desenvolvimento radicular (GODOY, 2013; RIELING et al., 2014). Além disso, melhora as propriedades químicas e biológicas, complexando elementos-traço, armazenando e fornecendo nutrientes às plantas (MELO; MARQUES; MELO, 2001; ANDREOLI, 2001; MELFI; MONTES, 2002).

A utilização de doses adequadas de biossólido pode estimular os microrganismos do solo e favorecer a ciclagem de nutrientes (SANTOS; SANTOS; ARAÚJO, 2009). O comportamento dos microrganismos pode ser um indicador biológico da qualidade do solo e das práticas de manejo empregadas (CHAER; TÓTOLA, 2007). A respiração basal do solo (RB) é um exemplo de indicador biológico bastante sensível em resposta às alterações no meio (BENIZRI; AMIAUD, 2005; BAARU et al., 2007). Por isso, ao mesmo tempo que a RB reflete a atividade respiratória de um ambiente com alta produtividade, reflete o estresse provocado no meio por um passivo ambiental (DA SILVA; AZEVEDO; DE-POLLI, 2007).

A legislação brasileira, conforme a Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 001/86 (BRASIL, 1986), preconiza a obrigatoriedade da recuperação de áreas degradadas pela extração de recursos naturais. Em áreas impactadas pela mineração de carvão, a recuperação passa primariamente pelo restabelecimento das funções ecológicas do solo, ou seja, pela mitigação dos problemas químicos e físicos dos solos construídos após a mineração de carvão (CAMPOS et al., 2010).

Nesse sentido, a aplicação do biossólido em solos é considerada uma prática que promove a recuperação dos nutrientes e da matéria orgânica, fundamentais ao melhoramento das características dos solos, favorecendo o estabelecimento da vegetação (LARA; ANDREOLI; PEGORINI, 2001). No Brasil, ainda que a utilização do biossólido de lodo de esgoto esteja em fase de experimentação, alguns estados como Espírito Santo, São Paulo e Distrito Federal já empregam o biossólido em atividades agrícolas sob orientação e monitoramento de institutos de pesquisa (SILVA; RESCK; SHARMA, 2002; LEMAINSKI; DA SILVA, 2006). Outro componente de grande importância nos processos de recuperação ambiental de solos impactados é a cobertura vegetal, presente de forma natural ou introduzida no ambiente (CORRÊA; BENTO, 2010).

A utilização de plantas de cobertura capazes de produzir grande quantidade de fitomassa promove a manutenção da cobertura do solo e a proteção contra a radiação solar, reduzindo a perda de água por evaporação (WILDNER; DADALTO, 1992). Apesar das condições extremas desses ambientes, muitas espécies herbáceas são utilizadas e recomendadas para recuperação de solos de áreas degradadas pela mineração de carvão (INDA et al., 2010; STUMPF et al., 2016), tendo em vista o seu desenvolvimento espontâneo e sua tolerância a ambientes ácidos e de baixa fertilidade (ANDRADE; STONE; SILVEIRA, 2009).

Como o sinergismo existente entre rizóbio e fungos micorrízicos arbusculares (FMA) interfere diretamente na fixação do N e na absorção do P, nutrientes essenciais ao desenvolvimento das plantas (FRANCO et al., 1995), utilizar espécies vegetais nodulíferas e que se associam com FMA torna-se uma ferramenta promissora para a recuperação de solos degradados.

Nesse contexto, o presente trabalho buscou avaliar o biossólido de lodo de esgoto, submetido a tratamento térmico, como uma alternativa de uso em programas de recuperação ambiental de áreas degradadas pela mineração de carvão, avaliando-se os atributos químicos do solo e o estabelecimento de espécies herbáceas.

METODOLOGIA

O experimento foi conduzido em uma área da Carbonífera Metropolitana S/A, localizada no município de Treviso (SC), latitude 28º28'36" Sul, longitude 49º27'28" Oeste. O clima da região é do tipo subtropical constantemente úmido (Cfa), conforme classificação de Köppen, com chuvas bem distribuídas ao longo do ano. A temperatura média anual varia entre 17,0 e 19,3ºC. O solo que predomina na região é do tipo cambissolo (SANTOS et al., 2013), no entanto o solo da área pós-mineração encontra-se bastante descaracterizado pelo intenso revolvimento das camadas e pela deposição de estéreis de mineração na superfície, sendo assim de difícil identificação.

O experimento foi implantado no dia 13 de julho de 2016 em, aproximadamente, 500 m² de área minerada, a qual recebeu uma camada de 30 cm de solo argiloso. Em seguida, amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm de profundidade, em cinco pontos aleatórios dentro da área de implantação do experimento, para caracterização inicial. O solo foi seco ao ar, e determinaram-se os valores de pH em água (1:1), os teores trocáveis de Al (extraídos por KCl 1 mol L^-1), os teores disponíveis de P e K (extraídos por Mehlich-1), conforme Tedesco et al. (1995), além do teor de carbono orgânico total (COT), conforme Embrapa (1997). As características do solo antes da implantação do experimento são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1.
Parâmetros químicos do solo degradado pela mineração de carvão, antes da instalação do experimento de campo, em área pertencente à Carbonífera Metropolitana, Treviso (SC).

Profundidade (cm)	pH	H+Al*	Al**	P***	K****	COT
		cmolc dm-3		mg kg-1		g kg-1
0-5	3,89	2,75	9,53	16,29	13,20	15,76
5-10	3,93	3,39	10,02	16,55	13,40	15,89
10-20	3,84	3,45	9,40	16,71	12,00	15,02

• *acidez potencial; **alumínio trocável; ***fósforo disponível (Mehlich-1); ****potássio disponível (Mehlich-1); COT carbono orgânico total.

O delineamento experimental utilizado foi de blocos inteiramente casualizados, utilizando cinco tratamentos e dez repetições, distribuídos em 50 unidades experimentais de 2 × 2 m. Entre as unidades experimentais, foram deixadas faixas com 1 m de largura, não tratadas. Os tratamentos constituíram-se de concentrações de biossólido de 0, 6,25, 100, 250 e 500 Mg ha^-1, incorporados ao solo até a profundidade de 10 cm, com auxílio de enxadas. O biossólido utilizado no experimento foi coletado na estação de tratamento de efluentes industriais e sanitários da Empresa Rio Vivo Ambiental Ltda., localizada no município de Brusque (SC). As análises químicas e microbiológicas do biossólido estão descritas nas Tabelas 2 e 3, respectivamente. Em cada parcela foram semeadas, a lanço, um consórcio de sementes de aveia preta (Avena strigosa), ervilhaca (Vica sativa) e azevém (Lolium multiflorum) na proporção 4:2:1 (200, 100 e 62,5 kg ha^-1, respectivamente).

Tabela 2 -
Características químicas do biossólido coletado na estação de tratamento de esgoto da empresa Rio Vivo Ambiental, Brusque (SC)*.

pH	CO		As	Ba	Cd	Pb	Cu	Cr	Hg
	g kg-1		mg kg-1
6,86	87,0		< 0,5	120,0	< 0,05	10,0	170,0	32,0	< 0,5
Mo	Ni	Se	Zn	P	N	K	S	Ca	Mg
mg kg-1
6,0	11,0	0,6	570	6.400	14.200	900	1.100	2.300	1.100

• *Valores representam os teores totais de cada elemento no biossólido.

Tabela 3 -
Quantificação dos patógenos existentes no biossólido da estação de tratamento de esgoto da empresa Rio Vivo Ambiental, Brusque (SC).

Análise microbiológica	LQ	Resultado	VMP
Coliformes termotolerantes (NMP/g de ST)	< 1.600	2,20 × 107	103
Ovos viáveis de helmintos (ovo/g de ST)	0,25	< 0,25	0,25
Salmonella spp. (ovo/g de ST)	1	< 1	10
Vírus entéricos (NMP/10 g)	0,25	< 0,25	0,25

• LQ: limite de quantificação; VPM: valor máximo permitido; NMP: número mais provável; ST: sólidos totais; UFP: unidade formadora de placa.

Ao fim do experimento, em 25 de outubro de 2016, coletaram-se cinco subamostras de solo, nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm de profundidade, com um trado calador. O solo foi separado em duas partes: a primeira parte foi seca ao ar e submetida à análise de pH em água, índice SMP (SHOEMAKER; MCLEAN; PRATT, 1961), Al trocável, P e K disponível e COT, conforme metodologias citadas anteriormente para a caracterização inicial do solo; a segunda parte do solo foi armazenada a 4ºC, e procedeu-se à contagem de FMA, segundo metodologia descrita por Gerdemann e Nicolson (1963), e RB, segundo Isermeyer (1952).

A parte aérea das plantas foi coletada no estágio de pleno florescimento em uma área útil de 0,25 m², tomada na parte central de cinco unidades experimentais de cada tratamento, escolhidas ao acaso. Nas amostras do material vegetal, realizou-se a separação das partes aérea e radicular das plantas. A parte área foi medida com auxílio de uma régua graduada de 30 cm e submetida à secagem em estufa de circulação de ar a 60ºC até peso constante, obtendo-se a matéria seca da parte aérea (MSPA). A porção radicular foi lavada em água corrente sobre peneira de 0,5 mm de malha, e 1 g de raízes finas foi coletada, armazenada em cápsulas com solução de formalina-álcool-ácido acético (FAA) para posterior clarificação e coloração com azul de tripano (PHILLIPS; HAYMAN, 1970), que é o procedimento utilizado para quantificação da taxa de colonização micorrízica, na qual as raízes são analisadas em estereoscópio por meio do método de interseção em placa quadriculada (GIOVANNETTI; MOSSE, 1980). O restante das raízes foi submetido à secagem em estufa sob as mesmas condições descritas para a secagem da parte aérea, a fim de se obter a matéria seca radicular (MSR).

A MSPA e a MSR de cada amostra foram quantificadas, com a balança analítica, após a secagem em estufa a 60ºC, até massa constante. O tecido vegetal seco foi triturado em moinho, em peneiras de 0,5 mm, e determinaram-se os teores de P e N total conforme metodologia descrita por Tedesco et al. (1995).

Submeteram-se os dados obtidos à análise de variância, e compararam-se as médias pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade utilizando o programa estatístico SISVAR (FERREIRA, 2011). Os resultados da colonização micorrízica e o número de esporos, antes de serem submetidos à análise de variância, foram normalizados pela transformação conforme Equação 1 e Equação 2, respectivamente.

$y=arcsen\surd \%colonização/100$ (Equação 1)

Em que:

• y =   variável aleatória.

$y={(x+\mathrm{0,5})}^{1/2}$ (Equação 2)

Em que:

• y =   variável aleatória;
• x =   número de esporos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A aplicação do biossólido não promoveu alteração nos valores de pH do solo em nenhuma das profundidades avaliadas em um mesmo tratamento (Tabela 4). Contudo, ao se comparar os solos que receberam 100 e 250 Mg ha^-1, os maiores valores de pH foram observados na camada 0-5 cm, diminuindo os valores de pH nas demais profundidades (Tabela 4). De acordo com a Comissão de Química e Fertilidade do Solo do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina (CQFS-RS/SC, 2016), os valores de pH obtidos são considerados baixos, podendo estar relacionados à presença dos estéreis de mineração e à oxidação da pirita (KOPPE; COSTA, 2008). O pH do solo é o atributo que interfere de forma mais intensa na disponibilidade de nutrientes no solo, sendo o pH ideal para o desenvolvimento da maioria das culturas na faixa de 5,5 a 6,5 (CQFS-RS/SC, 2016).

Tabela 4 -
Atributos químicos de solo degradado pela mineração de carvão com adição de diferentes concentrações de biossólido, Carbonífera Metropolitana, Treviso (SC)*.

Profundidade (cm)	Biossólido (Mg ha-1)					CV (%)
	0	6,25	100	250	500
pH em H2O (relação 1:1)
0-5	4,15 nsA	4,06 nsA	4,37 aA	4,52 aA	4,46 nsA	7,14
5-10	3,99 A	4,17 A	4,00 bA	4,25 bA	4,16 A	3,72
10-20	3,86 A	4,07 A	3,93 bA	3,85 cA	3,96 A	6,15
CV (%)	5,15	4,22	4,62	4,14	9,41
H+Al**, cmolc dm-3
0-5	83,43 nsA	60,67 nsB	32,65 bC	37,22 cC	6,73 cD	12,18
5-10	76,67 A	64,27 B	82,68 aA	68,35 bB	66,61 bB	9,98
10-20	85,95 B	66,41 C	86,74 aB	85,46 aB	98,24 aA	6,20
CV (%)	6,75	8,34	11,69	10,14	7,18
Al , cmolc dm-3
0-5	8,44 bA	8,06 bA	5,45 bB	4,85 cB	3,77 bB	25,14
5-10	8,62 bA	9,30 aA	8,23 aA	6,97 bB	6,46 aB	14,30
10-20	9,72 aA	9,03 aA	8,87 aA	9,65 aA	8,75 aA	11,81
CV (%)	9,52	8,38	9,70	14,69	35,84
P, mg kg-1
0-5	2,36 aB	14,64 nsB	7,30 aB	16,84 aB	31,59 aA	59,99
5-10	1,16 aD	14,84 A	2,55 bC	3,41 bC	11,50 bB	16,12
10-20	2,42 aB	15,05 A	1,33 bB	2,24 bB	3,28 bB	24,73
CV (%)	50,33	6,48	64,00	27,00	59,84
K, mg kg-1
0-5	34,75 aB	19,25 aC	36,75 aB	34,40 aB	49,25 aA	28,69
5-10	21,20 bA	14,20 bB	13,80 bB	20,00 bA	25,25 bA	20,75
10-20	22,25 bA	14,25 bB	13,25 bB	14,40 bB	16,25 bA	31,78
CV (%)	21,54	16,27	39,54	18,00	31,28
COT, g kg-1
0-5	12,47 aA	19,63 aA	16,51 aA	16,01 nsA	19,52 nsA	22,21
5-10	8,77 bB	13,81 bB	10,41 bB	10,76 B	20,46 A	31,75
10-20	13,83 aB	14,07 bB	12,30 bB	13,89 B	21,60 A	27,30
CV (%)	23,57	22,86	26,07	28,88	27,48

• *médias seguidas de mesma letra não diferem estatisticamente entre si, maiúscula na linha e minúscula na coluna, pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade de erro; ns: não significativo; **acidez potencial; Al: alumínio trocável; P: fósforo disponível (Mehlich-1); K: potássio disponível (Mehlich-1); COT: carbono orgânico total; CV: coeficiente de variação.

O pH do solo influencia na disponibilidade do Al. Em solos com pH abaixo de 5,5, ocorre dissolução das formas precipitadas do Al, promovendo a liberação de formas iônicas (Al³⁺) na solução do solo. Dessa forma, o Al passa a ocupar os sítios de troca catiônica e, se absorvido pelas plantas, inibe o crescimento e desenvolvimento delas (ALCARDE, 1992). Pelo poder de correção da acidez do solo proporcionado pelo biossólido utilizado, verificou-se que os teores de Al do solo decresceram até a profundidade de 5 cm no tratamento com 100 Mg ha^-1 e até 10 cm nos tratamentos com 250 e 500 Mg ha^-1, quando comparados com os tratamentos controle e 6,25 Mg ha^-1 (Tabela 4). A redução nos teores de Al foi de 35, 42 e 55% para os tratamentos com 100, 250 e 500 Mg ha^-1 de biossólido, respectivamente, em relação ao controle.

O aumento das concentrações de biossólido promoveu redução na acidez potencial do solo na camada superficial. As reduções percentuais na acidez potencial do solo foram de 27, 61, 55 e 92% para os tratamentos 6,25, 100, 250 e 500 Mg ha^-1, respectivamente, em relação ao tratamento controle. A acidez potencial é a capacidade do solo em resistir à alteração do pH, sendo influenciada pela composição do solo, especialmente os teores de argila e matéria orgânica (ERNANI; GIANELLO, 1982).

O uso do biossólido também aumentou a disponibilidade de nutrientes no solo, como P e K, especialmente na camada 0-5 cm, em que os maiores valores foram observados no tratamento com 500 Mg ha^-1 de biossólido. O incremento nos teores de P foi de 13 vezes em relação ao controle (Tabela 4). Isso ocorreu pelos elevados teores desse nutriente contido no biossólido (Tabela 2), o que favorece o desenvolvimento das plantas.

O incremento nos teores de P e K proporcionado pela adição de lodo de esgoto (30%) em solo degradado também foi verificado por Torres Modesto et al. (2009). Corrêa e Bento (2010) relataram aumento nos teores de P e K em substrato contendo doses crescentes de biossólido para o cultivo de plantas em solos degradados. Andreoli (1999), realizando experimentos em campo com aveia e milho em diferentes dosagens de lodo (6, 12 e 18 t ha^-1), notou aumento significativo nos teores de P e K proporcionais às dosagens utilizadas de lodo, corroborando os resultados do presente estudo.

Em relação ao COT, o uso do biossólido não promoveu efeito nos teores da camada 0-5 cm, enquanto nas demais camadas o tratamento 500 Mg ha^-1 apresentou maiores teores de COT em relação aos demais tratamentos, os quais não diferiram entre si (Tabela 4). Castro et al. (2002) relataram incremento significativo nos teores de COT no solo em função do uso de lodo de esgoto como adubo orgânico em áreas degradadas. Em contrapartida, os teores de COT encontrados no experimento não demonstraram variação entre os tratamentos avaliados. Para avaliar o efeito do uso contínuo do biossólido, necessita-se de um período mais longo para que sejam observados resultados mais consistentes (LEITE et al., 2003; BELO et al., 2012), pois no presente estudo foi avaliado o efeito de apenas uma aplicação de biossólido.

Para o parâmetro altura das plantas, observaram-se os maiores incrementos com aplicação de 100 Mg ha^-1 de biossólido, com acréscimo de 4,2 vezes em relação ao tratamento controle (Figura 1A). Além disso, vários autores mostram que há uma relação direta entre a produção de matéria seca da parte área e a produção de matéria seca do sistema radicular (SABONARO, 2006). De acordo com Rosa, Naves e Oliveira Júnior (2005), esses parâmetros estão intimamente relacionados, já que o bom desenvolvimento da parte área de uma planta depende do bom desenvolvimento de seu sistema radicular.

Figura 1 -
(A) Altura média das plantas, (B) matéria seca da parte aérea (MSPA) e (C) matéria seca radicular (MSR) do consórcio aveia preta, ervilhaca e azevém cultivados em solo degradado pela mineração de carvão com adição de biossólido. Barras verticais representam o erro padrão da média (n = 5). Médias seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05).

A aplicação de biossólido incrementou a produção de MSPA do consórcio avaliado. Os tratamentos com 100 e 500 Mg ha^-1 apresentaram os melhores resultados, com acréscimo de 12,5 e 9,0 vezes em relação ao tratamento controle (Figura 1B). A matéria seca radicular (MSR) exibiu diferença entre os tratamentos avaliados: os tratamentos com 6,25, 100 e 500 Mg ha^-1 tiveram os maiores valores de MSR, com incrementos de 3,8, 4,2 e 4,5 vezes, respectivamente, em relação ao tratamento controle (Figura 1C). Há um crescimento mais rápido da porção aérea da planta pelo aumento da área de absorção dos nutrientes disponíveis no solo pelas raízes, produzindo maior fitomassa (FETENE; FELEKE, 2001).

Os aumentos da altura, da MSPA e da MSR podem estar relacionados ao fornecimento de P e N, por meio do biossólido, para as plantas (MARSCHNER, 2012). Caldeira et al. (2014) e Rocha et al. (2013) encontraram maiores valores em altura e produção de MSPA e MSR em mudas de Eucalyptus quando cultivadas em substrato contendo 80 e 100% de lodo de esgoto, respectivamente, e associaram esses resultados ao incremento de P proporcionado pelo lodo de esgoto. Da mesma forma, Almeida et al. (2005) relataram aumento da MSPA e da MSR de espécies arbóreas com doses crescentes de lodo de esgoto aplicadas no plantio. O P é um dos nutrientes mais limitantes para o crescimento e o desenvolvimento inicial das plantas (FURTINI NETO et al., 2001). De acordo com Prochnow, Alcarde e Chien (2004), a disponibilidade de íons fosfato no solo está diretamente relacionada ao pH, pois, com a elevação do pH, ocorre aumento das cargas negativas e redução das positivas no complexo de troca, diminuindo a solubilidade de compostos de Al e Fe. Essa reação proporciona aumento na concentração de P na solução do solo, tornando o ambiente mais favorável ao desenvolvimento da vegetação.

Os teores de N e P da parte aérea das plantas indicam que o consórcio de aveia preta, ervilhaca e azevém foi influenciado pelas concentrações de biossólido quando incorporadas ao solo. À medida que aumentou a proporção de biossólido no substrato, aumentaram também os teores de N e P na parte aérea das plantas (Figuras 2A e 2B). Os tratamentos com 250 e 500 Mg ha^-1 de biossólido foram os com maiores incrementos nos teores de N na parte aérea das plantas, 106 e 92%, respectivamente, em relação ao tratamento controle (Figura 2A). Para o teor de P na parte aérea, os tratamentos 100 e 250 Mg ha^-1 de biossólido foram os com maior incremento, representando 142 e 193%, respectivamente, em relação ao controle (Figura 2B).

Figura 2 -
Teores de (A) N e (B) P em consórcio de aveia preta, ervilhaca e azevém cultivado em solo degradado pela mineração de carvão com adição de biossólido. Barras verticais representam o erro padrão da média (n = 5). Médias seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05).

A fim de avaliar os efeitos do biossólido adicionado ao solo com as interações biológicas no sistema solo-planta, analisaram-se os parâmetros colonização micorrízica (Figura 3A), esporulação (Figura 3B) e nodulação radicular nas espécies consorciadas submetidas a diferentes tratamentos com biossólido. A colonização micorrízica por FMA e a esporulação não sofreram efeito com a adição de biossólido, não demostrando variação entre os tratamentos. Em contrapartida, os valores da contagem de esporos do solo pré-experimento e pós-experimento indicaram que a adição de biossólido promoveu um decréscimo médio de 42% em relação ao número de esporos presentes no solo antes da aplicação dos tratamentos, sugerindo que o biossólido possui influências negativas para essa variável (Figura 3A).

Figura 3 -
(A) Número de esporos, (B) colonização micorrízica e (C) respiração basal nas raízes de aveia preta, ervilhaca e azevém cultivados em solo degradado pela mineração de carvão com adição de biossólido. Barras verticais representam o erro padrão da média (n = 5). Linha tracejada representa (A) a média do número de esporos e (C) respiração basal antes da aplicação do biossólido (n = 5). Médias seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05).

A reduzida taxa de colonização micorrízica, observada neste estudo, pode ser explicada pela presença de poluentes químicos no solo que afetam negativamente alguns processos do ciclo de vida dos FMA, tais como a germinação de esporos, o crescimento de hifas e a colonização radicular (KLAUBERG-FILHO et al., 2005). A retirada da vegetação e a substituição da camada superficial do solo original, bem como a exposição à temperatura e aos solos ácidos, também influenciam na redução do número de propágulos de fungos e na baixa colonização das plantas (MEHROTRA, 1998).

Outro fator que afeta os atributos biológicos do solo é a composição do biossólido, especialmente a concentração de P. Segundo estudos realizados por Melloni et al. (2000) e Moreira e Siqueira (2006), elevados teores de P no solo promovem reduções acentuadas na colonização micorrízica radicular. Em estudos desenvolvidos por Bettiol et al. (1986) com aplicação de doses de biossólido e sua influência na formação de FMA em cultivo com Pinus, os autores destacaram a inibição na formação de micorrizas em todas as concentrações testadas (10, 30 e 50%).

De maneira geral, as plantas controlam a colonização micorrízica conforme a necessidade. A relação de causa e efeito no sistema solo-biossólido-planta não está clara, mas pode envolver uma menor dependência das plantas por FMA para a aquisição de recursos. Com maior disponibilidade de P e melhor pH do solo, as plantas podem não necessitar tanto dessa simbiose (SMITH; READ, 2008), e o biossólido pode servir de condicionador desses elementos para o sistema solo-planta. Nessas condições, a simbiose é inibida por meio de mecanismos genéticos controlados pelas plantas (LAMBAIS et al., 2003).

A ervilhaca é uma herbácea que se associa a bactérias fixadoras de N, formando nódulos nas raízes (CALEGARI et al., 1993). Apesar de essa condição ser inerente a essa espécie, nenhum nódulo foi observado nas raízes das plantas nos experimentos conduzidos em campo, indicando que as concentrações de biossólido testadas possam ter suprido as necessidades nutricionais das plantas por N e, possivelmente, ter influenciado na não formação dos nódulos radiculares.

Outro parâmetro utilizado para avaliar a qualidade do solo é a RB, utilizada como indicador de todas as atividades metabólicas realizadas pelos microrganismos do solo, principalmente bactérias e fungos, nas quais o CO₂ é produzido por meio da degradação da matéria orgânica. Dessa forma, a RB está diretamente relacionada com a atividade microbiana do solo e com o COT, possibilitando estabelecer uma relação direta entre a RB e o aporte de carbono que está sendo adicionado ao sistema (PARKIN; DORAN; FRANCOP-VIZCAÍNO, 1996; HENDRIX; HAN; GROFFMAN, 1988).

Para a RB, não houve diferença entre os tratamentos quanto à liberação de C-CO₂, com uma média geral de 0,28 mg C-CO₂ g^-1 solo h^-1. O valor médio da RB obtido antes da implantação do experimento foi de 0,30 mg C-CO₂ g^-1 solo h^-1, não diferindo do valor dos tratamentos posteriores (Figura 3C). Holanda Neto (2011) também não encontrou diferenças significativas na RB de solos construídos de áreas de mineração de carvão submetidos a diferentes cultivos de gramíneas. Em contrapartida, ao avaliarem as modificações na biomassa e na atividade microbiana de um solo em função do cultivo de diferentes espécies de cobertura vegetal, Santos et al. (2008) relataram intensa liberação de CO₂ em todos os tratamentos analisados.

A RB é um indicador bastante sensível em resposta às alterações no meio, tais como: disponibilidade de substrato, umidade, temperatura, tipo de manejo empregado no solo, adição de adubo, resíduos de plantas e insumos (BENIZRI; AMIAUD, 2005; BAARU et al., 2007). Por isso, ao mesmo tempo que a RB reflete a atividade respiratória de um ambiente com alta produtividade, pode refletir o estresse provocado no meio por um passivo ambiental (DA SILVA; AZEVEDO; DE-POLLI, 2007).

CONCLUSÃO

O uso do biossólido como componente de substrato em áreas degradadas pela mineração de carvão é uma alternativa viável para a disposição final desse resíduo tendo em vista a economia de fertilizante que esse material pode proporcionar, além dos benefícios ambientais associados ao seu uso. A aplicação de biossólido melhorou os aspectos de fertilidade do solo degradado. As concentrações iguais a 100 Mg ha^-1 de biossólido afetaram o crescimento (altura, MSPA e MSR) das três espécies vegetais implantadas. As concentrações de biossólido testadas não afetaram os parâmetros microbiológicos do solo.

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  Reg. ABES: 182506

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Ago 2020
• Data do Fascículo
  Jul-Aug 2020

Histórico

• Recebido
  10 Jul 2017
• Aceito
  11 Jun 2019