RESUMO
OLIVEIRA, P.A.S. Potencial do capim vetiver na fitorremediação de solos salinizados. 2015. 25p. (Dissertação de mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente). Universidade Federal de Sergipe. São Cristóvão – SE.
A fitorremediação tem se mostrado uma técnica de boa eficiência e baixo custo na recuperação de solos salinizados. Nesta seara, uma espécie que possui potencial promissor é o capim vetiver (Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty), que é utilizada na fitorremediação de outros contaminantes, e sua rusticidade propicia alta tolerância à condições ambientais hostis, inclusive à salinidade. O objetivo deste trabalho é avaliar, em ambiente controlado, o desenvolvimento da planta Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty em solos provenientes do Assentamento Jacaré-Curituba, que apresentam, em condição de campo, níveis discrepantes de salinidade advinda de atividades agrícolas, avaliando o potencial de fitorremediação da planta. Foi adotado como procedimento metodológico a realização de experimento em casa de vegetação, em delineamento inteiramente casualizado, com arranjo fatorial 10 x 3 (10 acessos de vetiver x e solos com níveis de salinidade distintos), com três repetições. Foram avaliados o volume de irrigação, altura, peso de matéria fresca e seca, teor de cinzas e absorção de Na+ e K+ e parâmetros do solo utilizado no experimento. Os resultados demonstraram que o desenvolvimento do vetiver foi afetado negativamente quando exposto a um aumento da salinidade e sodicidade do solo. O nível de extração de sais do solo foi baixo quando comparado à outra espécie de referência, no entanto, devido à tolerância à salinidade e sodicidade apresentada pela planta, foi identificado potencial promissor do vetiver para fitorremediação de solos salinizados através de outros mecanismos relacionados à melhoria das condições de solo ocasionada pela presença das folhas e principalmente das raízes.
3 ASSESSMENT OF THE VETIVER GRASS CAPACITY FOR PHYTOREMEDIATION OF SALINE SOIL
ABSTRACT
OLIVEIRA, P.A.S. Assessment of the vetiver grass capacity for phytoremediation of
saline soil. 2015. 25p. (Dissertation on Environment and Development). Federal University of
Sergipe. São Cristóvão – SE.
Phytoremediation has proven itself to be an efficient and low-cost technique for repairing salty soil. On this area, a species with promising potential is the vetiver (Chrysopogon
zizanioides (L.) Roberty), used for phytoremediation of other contaminants. Its rustic
characteristics provides high tolerance to hostile environmental conditions, including salinity. The goal of this work is to analyze, on a controlled setting, the development of the
Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty species on soil samples derived from the Jacaré-
Curituba settlement, that show, while on the ground, differing salinity levels due to agricultural activities, by analyzing the species' phytoremediation potential. The methodology used included greenhouse experiments conducted on completely randomized outlining of a 10 x 3 factorial design (10 vetiver genotypes x soils with different salinity levels) and repeated three times. The study analyzed the levels of irrigation, height, fresh, raw and dry material weight, ash levels, Na+ e K+ absorbency and parameters of the soil used on the experiment. The results showed that vetiver development was influenced by the level of soil salinity. While tolerant to high levels of salinity, vetiver is sensitive to a combination of high soil salinity and low levels of clay. The potential for salt extraction is low when compared to other species of choice for phytoremediation of salty soil, however, due to the salinity and sodicity tolerance showed by the plant, it was identified promising potential of vetiver for phytoremediation of saline soils by mechanisms related to improving the conditions of soil by growing roots and leaves.
3.1 INTRODUÇÃO
O crescimento de áreas degradadas pela salinidade e sodicidade de solos, que propiciam um ambiente hostil à maioria das plantas, tem ocorrido no Brasil e no mundo, especialmente em regiões de clima árido e semiárido nas quais a baixa precipitação pluvial não é suficiente para promover a lixiviação dos sais. Processos de recuperação química destes solos demandam o uso de corretivos e aplicação de lâminas de lixiviação, exigindo um sistema de drenagem de difícil implementação técnica e necessitando de altos dispêndios para sua instalação (FREIRE, 2010).
A fitorremediação tem se mostrado como alternativa de manejo dessas áreas degradadas. Para isso, é preciso utilizar espécies de plantas capazes de tolerar elevados níveis de sais, que produzam biomassa em quantidade e velocidade suficiente para que ocorra a extração de quantidades dos sais em níveis satisfatórios. Além disso, essas variedades vegetais precisam suportar as condições ambientais locais, como variações de temperatura, secas prolongadas, alagamentos e ainda ter a capacidade de fornecer um produto útil na propriedade rural. Dentre outras características desejadas, pode-se citar também um sistema radicular profundo e denso, resistência a pragas e doenças, fácil aquisição ou multiplicação de propágulos e fácil controle ou erradicação (COUTINHO e BARBOSA, 2007; FREIRE, 2010; MARIANO e OKUMURA, 2012).
Uma alternativa de fitorremediação de solos salinizados com potencial promissor é a utilização do capim vetiver (Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty Syn. Vetiveria zizanioides
(L) Nash ex Small – Poaceae (Graminae)). Os resultados de experiências e aplicações deste
capim nos últimos 20 anos em muitos países mostram que a erva é muito eficaz na redução de desastres naturais como inundações, deslizamentos de terra e erosão; e na proteção do meio ambiente através da redução de contaminação da água, tratamento de resíduos sólidos e líquidos, reabilitação de terras e fitorremediação de metais pesados (TRUONG et al. 2008).
A planta se destaca por sua rusticidade e apresenta características fisiológicas importantes como, por exemplo, tolerância a extremas variações climáticas, secas prolongadas, inundações, submersões, temperaturas extremas que variam de -15ºC a +55ºC. Suporta ampla faixa de pH no solo (3,3 a 12,5), salinidade e sodicidade. Tem ainda alto nível de tolerância a herbicidas e pesticidas, Al, Mn, metais pesados como As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se e Zn nos solos e alta eficiência na absorção de nutrientes dissolvidos, tais como N, P e metais pesados em água poluída. Apresenta habilidade para voltar a crescer muito rapidamente depois de ter sido afetada por condições adversas (TRUONG et al. 2008; DANH
et al., 2009). A espécie se caracteriza, ainda, por ser um capim de crescimento cespitoso, ou seja, formando uma touceira, com sistema radicular extremamente fasciculado (em cabeleira) e profundo, podendo atingir aproximadamente cinco metros de comprimento. O crescimento da parte aérea é rápido e uniforme, chegando a dois metros de altura e suas folhas possuem elevado teor de sílica, o que lhes confere boa resistência mecânica, tornando-as ótimas para trabalhos artesanais. O sistema radicular maciço também pode crescer muito rápido. Em algumas aplicações, a profundidade de enraizamento no primeiro ano pode chegar a 3-4m. Adicionalmente, a planta não possui rizomas, é estéril, não invasiva, tem que ser propagada por subdivisões de moitas ou touceiras, e a manutenção é muito simples, prática e barata. Economicamente a planta tem sido utilizada principalmente para a extração de óleos essenciais das raízes. (TRUONG et al., 2008; TORRÃO et al., 2011).
O vetiver é uma solução natural, verde, simples, viável e rentável. A eficácia, simplicidade e baixo custo apresentados pela sua utilização o torna atrativo em países tropicais e subtropicais (TRUONG et al., 2008). Entretanto, embora o vetiver seja largamente utilizado nestes países, não é comumente cultivado em regiões áridas e semiáridas, e poucos estudos estão sendo desenvolvidos para avaliar adequabilidade do vetiver nessas regiões, avaliando o efeito dos níveis de salinidade e condições climáticas no crescimento do vetiver (EDELSTEIN et al., 2009; AKHZARI e BIDGOLI, 2013).
A literatura aponta comportamento potencial do vetiver para controle de processos de salinização devido as suas características morfofisiológicas e ecológicas, o que tem propiciado bons resultados de tolerância e desenvolvimento quando submetido a ambientes salinizados (TRUONG et al., 2002; EDELSTEIN et al., 2009; MANE et al., 2011; AKHZARI et al., 2013; GHOTBIZADEH e SEPASKHAH, 2015)
Diante da problemática da salinização em solos da região semiárida sergipana e da importância do vetiver no processo de fitorremediação, esse estudo teve como objetivo testar, em casa de vegetação, o desenvolvimento da planta Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty em solos provenientes do Assentamento Jacaré-Curituba, que apresentam, em condição de campo, níveis discrepantes de salinidade advinda de atividades agrícolas, avaliando o potencial de fitorremediação da planta.
3.2 MATERIAIS E MÉTODOS
O experimento consistiu no cultivo de Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty, entre os meses de maio a outubro de 2014, em casa de vegetação do Departamento de Agronomia da Universidade Federal de Sergipe localizado na cidade de São Cristóvão (SE), a 10° 55’ 46” de latitude sul e 37° 06’ 12” de longitude oeste, altitude de 47 metros. A escolha pelo cultivo em casa de vegetação deveu-se à necessidade da manutenção das mesmas condições ambientais para todas as unidades experimentais.
Os exemplares foram expostos a solo Luvissolo Crômico Carbonático Vértico (MARCIANO et al., 2000) originário de três áreas distintas localizadas em um lote salinizado. O experimento foi montado seguindo um delineamento inteiramente casualizado, com arranjo fatorial 10 x 3 (10 acessos de vetiver x solo de 3 áreas distintas), com três repetições, acrescido de parcela de controle com um conjunto de três vasos, cada conjunto com amostras de solo de cada área, sem o plantio do vetiver.
Antes da montagem do experimento, foram realizadas previamente, em dezembro de 2013, coletas preliminares de solo em três áreas distintas de um lote no assentamento de reforma agrária Jacaré-Curituba, no alto sertão sergipano, região de clima semiárido. Neste lote, uma área estava sendo utilizada para o cultivo e nessa não havia sinais de salinização, tendo sido denominada “Área A”. Uma segunda área (Área B) apresentava indícios de salinização e possuía boa drenagem. A terceira área também apresentava indícios de salinização, no entanto, não estava drenada, e foi denominada “Área C”. As amostras deformadas, denominadas de acordo com a área de coleta como “Amostra A”, “Amostra B” e “Amostra C”, foram coletadas através de trado manual tipo holandês em profundidade de 0 a 20 cm de solo. O material coletado foi analisado para os parâmetros fertilidade e granulometria no Laboratório de Análise de Solo da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Os valores encontrados nesta análise preliminar são apresentados na Tabela 3.1, e confirmaram a diferença de salinidade entre as áreas.
Tabela 3.1 – Parâmetros físicos e químicos do solo utilizados no experimento.
Parâmetros Amostra A Amostra B Amostra C
Condutividade Elétrica (dS/m) 0,37 10,14 6,44
Percentual de Sódio Trocável 0,64 3,25 28,83
pH 6,4 5,3 6,5
Para a montagem do experimento, foram realizadas as coletas de solo, em volumes maiores, em maio de 2014 nas três áreas citadas. O solo coletado foi seco a sombra e destorroado. Após esse processo, 99 vasos de polietileno foram individualmente preenchidos com 3 quilogramas de solo, sendo 33 vasos para amostras de solo de cada área. Essas amostras foram trituradas em moinho, peneirados e encaminhadas para o Laboratório de Análise de Solo da UFLA para análises de fertilidade, granulometria e condutividade elétrica. Esta análise inicial do solo do experimento (Tabela 3.2) demonstrou diferença do nível de salinidade entre a amostra da área A em relação às das áreas B e C. O solo na área B possuía algumas particularidades, como a presença de textura arenosa, situação diferenciada em relação ao solo das outras áreas que apresentavam textura média; valores de pH, Zn, Fe, Cu e Mn ligeiramente inferiores; teor de matéria orgânica bem abaixo que os demais; K ligeiramente maior e Ca, Mg, Soma de Bases Tocáveis e Capacidade de Troca Catiônica Efetiva com valores bem superiores.
Tabela 3.2 – Parâmetros físicos e químicos dos solos utilizados no experimento.
Parâmetros Amostra A Amostra B Amostra C
CE (dS/m) 0,31 10,12 6,11 PST 1,37 6,27 10,75 pH 7,8 7,5 7,9 K (mg/dm³) 170,00 192,00 174,00 P (mg/dm³) 17,36 33,14 35,65 Na (mg/dm³) 116,00 980,00 980,00 Ca (cmolc/dm³) 23,80 38,80 21,90 Mg (cmolc/dm³) 11,20 27,80 16,60 SB (cmolc/dm³) 35,44 67,09 38,95 CTC (cmolc/dm³) 36,77 67,94 39,63 V (%) 96,37 98,75 98,27 MO (dag/Kg) 4,14 1,75 3,00 P-rem (mg/dm³) 24,79 25,65 21,49 Zn (mg/dm³) 1,66 1,14 1,48 Fe (mg/dm³) 44,24 24,9 31,06 Mn (mg/dm³) 254,66 180,4 309,48 Cu (mg/dm³) 1,08 1,01 1,16 B (mg/dm³) 0,48 1,57 2,36 S (mg/dm³) 72,74 136,57 160,84 Argila (%) 27 5 33 Silte (%) 36 59 28 Areia (%) 37 36 39
A seleção das plantas de Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty ocorreu no Banco de Germoplasma (BAG) mantido na unidade experimental do Departamento de Engenharia Agronômica da Universidade Federal de Sergipe (Campus Rural), em 10 de abril de 2014, onde foram coletadas dez touceiras, uma de cada acesso existente no BAG, provenientes de diferentes partes do globo terrestre (Tabela 3.3). A propagação foi realizada retirando-se de cada touceira o maior número possível de perfilhos viáveis para formação de mudas.
Tabela 3.3. Acessos de vetiver utilizados no experimento
Acesso Denominação 1 UFS-VET001 2 UFS-VET002 3 UFS-VET003 4 UFS-VET004 5 UFS-VET005 6 UFS-VET006 7 UFS-VET007 8 UFS-VET008 9 UFS-VET009 10 UFS-VET010
Os perfilhos foram plantados em tubetes de 110 cm³ com substrato formado por pó de casca de coco e terra preta peneirada, na proporção 2:1. Em 20 de maio de 2014, após 40 dias, as mudas apresentavam boa formação de parte aérea e sistema radicular e foram transplantadas dos tubetes para os vasos. Mudas de cada um dos 10 acessos foram individualmente plantadas em três repetições no solo de cada área, totalizando 90 vasos plantados. Três vasos com solo de cada área não foram plantados com mudas. Para melhor distinção entre as amostras, essas foram classificadas como “Cultivadas” e “Não Cultivadas”.
A irrigação dos vasos foi realizada 3 vezes por semana, com a utilização de água proveniente dos serviços de saneamento básico. O volume de água irrigado foi controlado através de balança digital utilizando como referência o peso de 3,4 quilos para conjunto vaso+solo+planta+água. Como os vasos eram vedados, o valor irrigado para atingir o peso de referência corresponde ao valor perdido por evapotranspiração.
Foram realizadas avaliações ao longo do experimento para o controle de sobrevivência, altura através do comprimento da folha mais longa, número de perfilhos e volume irrigado. A cada 15 dias foi realizado rodízio da posição dos vasos na bancada. O experimento foi encerrado após cinco meses do plantio.
A parte aérea das plantas foi individualmente cortada rente ao solo e pesada em balança de precisão para a obtenção do peso da biomassa fresca. As raízes das plantas foram separadas manualmente do solo, lavadas com água proveniente dos serviços de saneamento básico para remoção do excesso de solo e posteriormente higienizadas com água destilada. Foram secas ao ar livre com auxílio de papel toalha para remoção do excesso de umidade e pesadas em balança de precisão para obter o peso da biomassa fresca. Tanto a parte aérea quanto as raízes foram desidratadas em estufa de ventilação forçada a 65 graus e novamente pesadas até obter o peso constante da biomassa seca. O material oriundo dessas duas partes da planta foi triturado em moinho tipo Willey com peneira de 2 mm de malha e armazenado individualmente.
O solo de cada vaso foi seco a sombra, triturado em moinho, peneirado e encaminhado para análises de fertilidade, granulometria e condutividade elétrica no Laboratório de Análise de Solo da UFLA, através de métodos de rotina.
Foram realizadas análises de Na+ e K+ nas amostras de folhas e raízes através de processo denominado digestão seca (EMBRAPA, 2009, p. 193). Para a determinação do teor de cinzas, o material triturado foi incinerado em mufla a 500 graus durante 03 horas, resultando em cinza solúvel que foi diluída em 25 ml de solução de Ácido Nítrico (HNO3) 1,0
M. Os valores de Na+ e K+ foram determinados por fotometria de chama.
Os dados obtidos de volume de irrigação, altura, peso de matéria fresca, peso de matéria seca, teor de cinzas e absorção de Na+ e K+ foram inseridos em planilhas editáveis para melhor trato das informações e posteriormente submetidos à análise de variância (ANOVA) e comparados pelo teste de Tukey a p<0,05 de probabilidade através do software BIOSTAT, versão 5.3.
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.3.1 Caracterização final do solo
A análise sobre caracterização final do solo, após o término do experimento (Tabela 3.5), é baseada na diferença dos valores médios dos parâmetros para solo cultivado e não cultivado.
Tabela 3.5 – Valores médios e desvio padrão de parâmetros relacionados a salinização nas três amostras de solo ao final do experimento.
Amostra pH CE (dS/m) PST CTC (cmolc/d³) A Não cultivado 7,77±0,05 a* 0,68±0,02 a 1,97±0,14 a 38,24±0,51 a Cultivado 6,93±0,25 a 0,44±0,13 a 1,93±0,62 a 33,80±1,24 a B Não cultivado 7,50±0,00 a 12,88±1,21 b 30,87±1,37 b 83,19±2,79 b Cultivado 7,26±0,26 a 11,61±1,09 b 25,35±3,15 b 76,92±6,11 b C Não cultivado 7,97±0,05 a 6,77±0,27 c 58,83±4,47 c 42,13±1,58 a Cultivado 7,86±0,05 a 6,79±0,71 c 49,41±3,82 c 44,38±2,82 a Fonte: Laboratórios de Solos UFLA / Autor (2014). *Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade
Não foram constatadas, através da análise de variância, diferenças significativas de pH entre as amostras, estando ou não cultivadas com o vetiver. Entretanto, pode-se perceber pequena redução no valor médio de pH do solo quando exposto ao cultivo do vetiver, com amplitude maior na Amostra A. Tal efeito, segundo QUADIR (2007), é esperado, uma vez que a respiração das plantas provoca o aumento na pressão parcial de CO2, o que resulta na
liberação de H+ e redução do pH do solo.
Apesar de haver diferença significativa nos valores de CE entre as amostras, não foi evidenciada, através da análise de variância, diferenças significativas da mesma amostra quando cultivada com vetiver. Considerando o valor do desvio padrão, somente é possível observar uma pequena redução da CE na Amostra A, quando cultivado.
Também há diferenças significativas entre as amostras com relação ao valor de PST, no entanto o mesmo não ocorre quando analisada a diferença da mesma amostra cultivada e não cultivada. Considerando o desvio padrão, observa-se uma discreta redução de PST na Amostra C. Os valores elevados de PST na análise final nas Amostras B e C diferem significativamente dos valores encontrados no início do experimento, indicando a possibilidade de erro. Como o valor médio de PST no final do experimento foi calculado a
partir de um conjunto de 33 amostras por tipo de amostra, a probabilidade de erro no valor encontrado nesta etapa é menor do que no início, quando somente uma amostragem para cada uma delas foi encaminhada para análise. Portanto, infere-se que houve erro de coleta, conservação ou análise das amostras no início do experimento, o que interferiu no valor encontrado para a concentração de sódio das amostras naquele momento. Não foram constatadas diferenças significativas para os outros parâmetros analisados. Considerando que de fato houve um erro no início do experimento e que os valores finais estão corretos, as Amostras B e C devem ser caracterizadas como salino-sódicas (USSL, 1954).
Quanto a CTC, o teste de variância não apresentou diferença significativa entre os valores desse parâmetro para as Amostras A e C. O mesmo resultado estatístico foi encontrado quando comparado o valor de CTC entre amostras cultivadas e não cultivadas. No entanto, considerando-se o desvio padrão, nota-se a redução da CTC na Amostra A, quando cultivada com vetiver.
Essas alterações insignificantes nos parâmetros referentes à salinidade do solo, quando submetidos ao plantio do vetiver, podem estar relacionadas ao fato de que os vasos utilizados no experimento eram vedados, ou seja, não houve a remoção de sais que poderiam ter sido lixiviados e drenados por interferência das mudanças provocadas pelas plantas. O único mecanismo de remoção de sais disponível neste caso foi a extração pelas plantas e acúmulo nas raízes e folhas. No entanto, segundo os dados coletados na análise do solo, o efeito da extração parece não ter sido significativo.
3.3.2 Volume de Irrigação
A maior média de volume irrigado foi encontrada na Amostra A, seguida pela C e B, respectivamente (Tabela 3.4). Os resultados da análise de variância apontam que há diferença significativa entre as médias dos volumes irrigados por amostra de solo. EDELSTEIN et al. (2009) avaliou que, quando o valor de CE de água de irrigação em vetiver superava 6 dS/m, a taxa de evaporação das plantas diminuía, assim como pode ser observado na Tabela 3.4. No entanto, não foram identificadas no presente experimento diferenças significativas quando comparado o solo cultivado e não cultivado com o vetiver. Este fato elimina a possibilidade de ter havido aporte diferenciado de sais através de água de irrigação para os solos cultivados e não cultivados. Como houve diferença de irrigação apenas entre as amostras de solo, pode-
se concluir que, neste caso, a taxa de evapotranspiração, que neste caso era a única forma de saída de água, foi mais influenciada pelas características diferentes do solo de cada área.
Tabela 3.4 – Valores médios e desvio padrão de volume irrigado em ml por vaso.
Amostra Não cultivado Cultivado
A 109±8 a* 117±10 a
B 53±4 b 40±8 b
C 71±13 c 71±8 c
Fonte: Autor (2014). *Médias seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade
3.3.3 Índice de Sobrevivência das plantas
No décimo dia do experimento, foram observados sinais de estresse nas plantas que estavam expostas ao solo da área B. Durante a avaliação realizada no final da segunda semana, foram registradas as mortes de 70% das plantas desta amostra de solo. Após dois meses, 97% das plantas da referida amostra haviam morrido, ou seja, somente 01 indivíduo sobreviveu. Com isto observa-se uma rápida resposta das plantas ao estresse salino, situação relatada na literatura para espécies como meloeiro, que é sensível a salinidade (SILVA et al.,