Coberturas de pilhas de estéril da mineração de ferro e efeitos na germinação do banco de sementes do topsoil

Abstract

Reservas de minério de ferro na região do Quadrilátero Ferrífero geralmente estão associadas a presença de ecossistemas singulares, os Campos Rupestres Ferruginosos (CRF), que são constantemente ameaçados e impactados pela mineração. A recuperação dos CRF após os impactos causados pela atividade minerária é um grande desafio devido as especificidades que esse ecossistema apresenta. O impacto ambiental é inerente a mineração, mudanças bruscas são causadas na paisagem e passivos ambientais como pilhas de estéril são gerados. A bioengenharia de solos é uma técnica muito empregada para a recuperação de áreas degradadas pela atividade minerária. A transposição de topsoil, aplicação de biomantas e mais recentemente, aplicação de manta projetada, são exemplos de técnicas amplamente utilizadas. A transposição do topsoil é uma técnica muito vantajosa, pois este material é fonte de um banco de sementes viáveis, contém propriedades químicas, físicas e biológicas que podem potencializar os resultados da revegetação. Cada uma destas técnicas citadas é utilizada individualmente, mas a utilização destas em consórcio com o topsoil pode ser uma alternativa para potencializar os resultados da revegetação, principalmente em condições de inclinação como taludes de pilhas de estéril evitando a sua perda por erosão. No entanto, pouco se sabe sobre a influência dessas associações nas propriedades do substrato de taludes de pilhas de estéril, no estabelecimento da vegetação, nas propriedades e no banco de sementes do topsoil. Por conseguinte, este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a influência das diferentes técnicas de bioengenharias de solos em associação ou não nas propriedades físicas, químicas e biológicas das pilhas de estéril e a capacidade de germinação do banco de sementes do topsoil dos campos ferruginosos. Para esse estudo, foram realizados dois experimentos. Um experimento foi montado em pilha de estéril com o objetivo de avaliar a influência de diferentes técnicas de bioengenharia de solos em associação ou não, nas propriedades químicas, físicas e biológicas do substrato de pilha de estéril, sobre o estabelecimento da cobertura vegetal e sobre a erosão das pilhas de estéril. O experimento seguiu delineamento inteiramente casualizado com três repetições. Os tratamentos consistiram em: Hidrossemeadura (H); Hidrossemeadura + biomanta (B); Hidrossemeadura + manta projetada (MP); Hidrossemeadura + topsoil (T); Topsoil + hidrossemeadura (T+H). Após dez meses de da montagem do experimento foi avaliada a cobertura pela vegetação e foram realizadas análises químicas, físicas e biológicas do substrato e avaliada a cobertura pela vegetação. Diferenças quanto a cobertura vegetal e características do substrato foram encontradas entre associações das técnicas de bioengenharia. Os tratamentos não se diferenciaram quanto a perda de sedimentos por erosão. O tratamento com biomanta se destacou positivamente entre os demais tratamentos. Um segundo experimento foi conduzido em casa de vegetação com objetivo de avaliar a influência da manta projetada sob umidade controlada na germinação do banco de sementes de um topsoil de CRF. O experimento seguiu delineamento em blocos casualizados, em arranjo fatorial 2 x 4, com quatro repetições. O primeiro fator consiste na presença e ausência de manta projetada sobre o topsoil e o segundo fator em quatro diferentes umidades com valores aproximados equivalentes a 60 %, 70 %, 80 % e 90 % da C.C., monitorada diariamente por gravimetria para a reposição da água perdida durante 180 dias. Foram avaliadas a emergência (quantificação e identificação) de plantas, a germinação por meio do Índice de Velocidade de Emergência (IVE) e a diversidade de espécies foi avaliada por meio do índice de Shannon Weaver (H’), do índice de equabilidade de Pielou (J) e do índice de Simpson (1-D). Ao final dos seis meses foram realizadas as análises químicas e físicas do topsoil. Após término do período experimental foram contabilizados 214 indivíduos em todas as unidades experimentais, sendo identificadas doze espécies presentes no banco de sementes do topsoil utilizado. Foi encontrada uma baixa diversidade de espécies. A manta influenciou negativamente na germinação das sementes do topsoil. A umidade não foi significativa quanto a diferença no número de indivíduos, mas esta influenciou na disponibilidade de nutrientes, mostrando ser importante o seu controle. Palavras-chave: Recuperação de áreas degradadas. Bioengenharia de solos. Banco de sementes. Campo rupestre ferruginoso. Mineração.

Iron ore reserves in the Quadrilátero Ferrífero region are generally associated with the presence of unique ecosystems known as Ferruginous Rocky Fields (CRF), which are constantly threatened and impacted by mining activities. The recovery of CRF after the impacts caused by mining activities is a significant challenge due to the specific characteristics of this ecosystem. Environmental impact is inherent in mining, leading to abrupt changes in the landscape and the generation of environmental liabilities such as waste piles. Soil bioengineering is a widely employed technique for the restoration of areas degraded by mining activities. Topsoil transposition, the application of bio-mats, and more recently, the use of projected mats, are examples of commonly used techniques. Topsoil transposition is a highly advantageous technique because this material serves as a source of viable seed banks and contains chemical, physical, and biological properties that can enhance re-vegetation outcomes. Each of these mentioned techniques is typically used individually, but their combined use with topsoil can be an alternative to enhance re-vegetation results, especially on steep slopes such as waste pile slopes, thus preventing erosion. However, little is known about the influence of these combinations on the properties of waste pile substrates, vegetation establishment, topsoil properties, and seed bank germination. Consequently, this study was conducted with the aim of assessing the influence of different soil bioengineering techniques, both in combination and individually, on the physical, chemical, and biological properties of waste piles and the germination capacity of the topsoil seed banks in ferruginous fields. For this study, two experiments were conducted. One experiment was set up on a waste pile to evaluate the influence of different soil bioengineering techniques, both in combination and individually, on the chemical, physical, and biological properties of the waste pile substrate, vegetation cover establishment, and erosion of waste piles. The experiment followed a completely randomized design with three replicates. The treatments included: Hydroseeding (H); Hydroseeding + bio- mat (B); Hydroseeding + projected mat (MP); Hydroseeding + topsoil (T); Topsoil + hydroseeding (T+H). After ten months of experiment setup, vegetation cover was evaluated, and chemical, physical, and biological analyses of the substrate were performed. Differences in vegetation cover and substrate characteristics were found among combinations of soil bioengineering techniques. However, treatments did not differ significantly in terms of sediment loss due to erosion. The treatment with bio-mat stood out positively among the other treatments. A second experiment was conducted in a greenhouse to assess the influence of projected mats under controlled humidity on the germination of the seed bank of a CRF topsoil. The experiment followed a randomized block design in a 2 x 4 factorial arrangement, with four replicates. The first factor consisted of the presence and absence of a projected mat on the topsoil, and the second factor included four different humidity levels, approximately equivalent to 60%, 70%, 80%, and 90% of the field capacity, monitored daily by gravimetry to replenish lost water over 180 days. Plant emergence (quantification and identification), germination using the Emergence Velocity Index (IVE), and species diversity assessed by the Shannon-Weaver index (H'), Pielou's evenness index (J), and Simpson's index (1-D) were evaluated. At the end of the six-month period, chemical and physical analyses of the topsoil were conducted. After the experimental period, a total of 214 individuals were counted in all experimental units, with twelve species identified in the topsoil seed bank. Low species diversity was observed, and the projected mat negatively influenced seed germination in the topsoil. Humidity levels did not significantly affect the number of individuals, but they did influence nutrient availability, emphasizing the importance of humidity control. Keywords: Degraded area restoration. Soil bioengineering. Seed bank. Ferruginous rocky field. Mining.