Dinâmica da matéria orgânica de solos em processo de reabilitação após mineração de bauxita

Abstract

A atividade de mineração gera grandes impactos ao meio ambiente, principalmente aos organismos e processos do solo. O principal componente associado a esses impactos se deve a remoção da camada superficial do solo e armazenamento desta camada por um longo período antes da reabilitação. Desta forma, estudos que incluam indicadores que dependem da atividade biológica, tais como velocidade de decomposição de serapilheira, atividade microbiana e compartimentos mais lábeis da MOS, são indispensáveis visto que podem responder mais rápido ao uso e manejo do solo. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações de componentes bioquímicos da matéria orgânica do solo, causadas pelo processo de mineração, ao longo do tempo de reabilitação. Esse estudo foi realizado no município de Itamarati de Minas MG em áreas em processo de reabilitação com pastagem e arbóreas nativas por diferentes períodos pósmineração de bauxita (0, 1, 3, 5 e 12 anos) e para efeito de comparação foram escolhidas áreas pareadas não-mineradas referencias do uso antes da mineração. As parcelas foram marcadas no campo com quatro repetições por tempo e vegetação totalizando 80 parcelas, e o solo coletado na camada de 0-10 e 10-20 cm. Foram analisados, florística; matéria seca de raízes, pastagem e serapilheira; polifenóis e polissacarídeos do solo, raízes, pastagem e serapilheira; carbono orgânico total (COT); nitrogênio total (NT); carbono e nitrogênio lábil (C e N-lábil); índice de manejo de carbono (IMC); carbono da biomassa microbiana (CBMS); evolução C-CO2; quociente metabólico (qCO2) e quociente microbiano (qMIC). O levantamento florístico das áreas de mata em reabilitação (MR) e mata nativa não minerada (MN) indicaram um total de 57 espécies sendo 14 da família Fabaceae. A quantidade de raízes nos sistemas em processo de reabilitação foi menor do que em áreas não-mineradas. Igualmente observado para produção de serapilheira onde a MR foi menor que MN mas, não havendo diferenças em sites sob pastagem. Os teores de polifenóis na PR apresentaram menores valores quando comparados à área não-minerada (PP) até o terceiro ano do processo de reabilitação se igualando no quinto ano. Já na serapilheira, das áreas de mata, nos primeiros anos não foi observada diferença entre a MR e MN, sendo que aos 12 anos do processo de reabilitação a MR apresentou valores mais elevados se comparados à MN, causado pela morte de árvores pioneiras na MR e incremento de material mais recalcitrante. Houve queda acentuada nos estoques de COT na PR e MR nos primeiros anos do processo de reabilitação, com recuperação observada à partir dos 5 anos nas áreas de pasto e aos 12 anos nas áreas de mata, em relação à vegetação referência. Os estoques de NT na PR se igualou aos estoques da PP aos 12 anos na camada superficial e aos 3 anos na camada subjacente. Nas áreas de MR não houve recuperação dos estoques de NT, na camada superficial do solo, em relação à mata nativa. O C-lábil se mostrou indicador mais sensível às mudanças de manejo do solo do que o Nlábil, recuperando seus estoques a partir do quinto ano nas áreas de PR e MR. Houve aumento no IMC do solo a partir do quinto ano do processo de reabilitação na PR e MR, caindo aos 12 anos na PR devido ao manejo inadequado da pastagem. A recuperação dos estoques de CBMS ocorreu aos três anos do processo de reabilitação. Contudo houve queda nos estoques de CBMS na mata nativa aos 12 anos do processo de reabilitação. Houve grande variação na taxa de liberação de C_CO2, nas áreas de pastagem e menores taxas nas áreas reabilitadas com arbóreas nativas. Os valores de quociente metabólico e quociente microbiano evidenciaram a condição de estresse da comunidade microbiana em áreas em processo de reabilitação. Principalmente nas áreas em processo de reabilitação com arbóreas nativas comparativamente á mata nativa de áreas não-mineradas.

Mining activity causes large impacts on the environment, especially on soil organisms and soil processes. The main component associated with these impacts is attributable to the removal of the topsoil layer and the topsoil storage for a long period before rehabilitation. Thus, studies that include indicators that depend on biological activities such as litterfall decomposition rates, microbial activity and more labile compartments of the soil organic matter are essential as they can get a faster response from soil use and management. The aim of this study is to evaluate changes in biochemical components of the soil organic matter caused by mining process along rehabilitation period. This study was conducted in the municipal district of Itamaraty, Minas Gerais, Brazil , in areas of pasture and native trees undergoing different periods of rehabilitation process after bauxite mining (0, 1, 3, 5 and 12 years). References of use of non-mined gauged areas before mining were chosen for comparison purpose. Eighty plots were marked in the field with four repetitions per vegetation and time period. Soil samples at 0-10 and 10-20 cm depth were collected per site. Analyses of floristic composition, dry root matter, pasture and litterfall, polyphenols and polysaccharides in the soil matter, roots, total organic carbon, total nitrogen, labile carbon and nitrogen, carbon management index, microbial carbon biomass, C-O2 evolution; metabolic quotient and microbial quotient were made. A floristic survey of ongoing forest rehabilitation areas and non-mined native forest areas has indicated a total of 14 among 57 species belonging to Fabaceae family. The amount of roots found in the systems undergoing rehabilitation was lower than the amount found in non-mined areas. Equally, it was observed that where ongoing forest rehabilitation areas was lower than non-mined native forest areas there were no differences in pasture litterfall production sites. Polyphenols contents in rehabilitated pasture compared to nonmined area showed lower values until the third year of rehabilitation process and equal values in the fifth year. By contrast, there was no difference between ongoing forest rehabilitation and non-mined native forest areas in forest litterfall areas. Ongoing forest rehabilitation areas has shown higher values compared to non-mined native forest areas values at the twelfth year of rehabilitation process, is attributable to the death of ongoing forest rehabilitation areas pioneer trees and the incrementing of the most recalcitrant matter. There has been a sharp decline in total organic carbon stocks of ongoing forest rehabilitation areas in the early years of rehabilitation process. Concerning the vegetation reference, a recovery was observed in the fifth year starting pasture rehabilitation and in the twelfth year starting forest rehabilitation. Total nitrogen stocks in the ongoing forest rehabilitation areas were equal to cultivated pasture stocks in the surface layer at the twelfth year and in the underlying layer at the third year. In relation to the native forest, there was no recovery of total nitrogen stocks in the surface layer of the soil in the ongoing forest rehabilitation areas. Labile C proved to be a more sensitive indicator of changes in soil management than labile N in the fifth year starting stocks recovery in rehabilitated pasture and ongoing forest rehabilitation areas. There was an increase in soil carbon management index from the fifth year of rehabilitation process in rehabilitated pasture and ongoing forest rehabilitation areas, reducing rehabilitated pasture in the twelve-year period is attributable to inappropriate pasture management. The recovery of microbial carbon biomass stocks happened at the third year of rehabilitation process. However, there was a decrease of microbial carbon biomass bushland tocks at the twelfth-year rehabilitation process. There was wide variation of CO2-C release rates in pasture areas and lower rates in rehabilitated areas with native tree. Microbial metabolic quotient values showed the microbial community stress condition especially in rehabilitation process areas with native trees compared to non-mined native forest areas.