ATIVIDADE DA ENZIMA CELULASE E MATÉRIA
ORGÂNICA EM SOLOS DEGRADADOS POR MINERAÇÃO
EM RECUPERAÇÃO
CELLULASE ENZYME ACTIVITY AND ORGANIC MATTER IN
SOILS DEGRADED BY MINING IN RECOVERY
Riviane Maria Albuquerque Donha Denise de Lima Delarica Wanderley José de Melo Regina Márcia Longo Ademir Sérgio Ferreira de Araújo
Resumo
A redução no teor de matéria orgânica e na atividade biológica do solo caracterizam alguns dos principais problemas em áreas degradadas em recuperação. A área em estudo situa-se na antiga mina denominada Serra da Onça, na Floresta Nacional do Jamari (Flona do Jamari) localizada no município de Itapuã d´Oeste, Estado de Rondônia, Brasil. Foram doze os tratamentos estudados, distribuídos em delineamento experimental inteiramente casualizado com três repetições. As áreas degradadas são constituídas por piso de lavra, rejeito seco, rejeito capeado e rejeito úmido. Foi determinado teor de matéria orgânica e a atividade da enzima celulase no solo na presença dos diferentes substratos. Pode-se inferir uma maior qualidade do solo com o passar do tempo, pois assim como para a matéria orgânica do solo (MOS), foi observado maior atividade da enzima celulase no ano de 2014 em relação ao ano de 2011 nas áreas em recuperação. Em comparação aos anos avaliados, entre as áreas de recuperação foi observado aumento no teor de MOS, exceto nos tratamentos: PL1; RS4, PL8 E RU9.
Palavras chave: Amazônia. Áreas degradadas. Mcrobiologia do solo.
Abstract
The reduction in organic matter content and soil biological activity feature some of the main problems in degraded areas recovery. The study area is located in the old mine called Serra da Onca, in the Jamari National Forest (Jamari National Forest) in the municipality of Itapuã d'Oeste, State of Rondônia, Brazil. Were twelve treatments studied, distributed in a completely randomized design with three replications. Degraded consist of mining floor, dry tailings, tailings and waste capped wet. It was determined the content of organic matter and the cellulase enzyme activity in the soil in the presence of different substrates. One can infer a greater soil quality over time, as well as for the MOS was observed increased activity of the enzyme cellulase in 2014 compared to 2011 in the areas recuperação.Em compared to the years evaluated, between recovery areas was observed increase in MOS content, except in the treatments: PL1; RS4, PL8 And RU9.
1 Introdução
A região amazônica é caracterizada pela riqueza nos recursos naturais, todavia, devido à prática de mineração, ocorrem profundas alterações nas propriedades físicas, químicas e atividade biológica do solo. A mineração cresceu significativamente e tornou-se um dos principais motores da degradação e contaminação dos solos na região ( ROMÁN-DAÑOBEYTIAA et al., 2015). A extração de recursos minerais é prática que traz sérias consequências para o ambiente pelo efeito degradativo, reduzindo a vegetação nativa e a fauna e removendo ou alterando a camada fértil do solo (MENDES FILHO, 2004).
As atividades envolvidas na mineração de cassiterita dão origem a substratos com características variáveis de acordo com o tipo e da composição da rocha matriz, dos processos de mineração, da forma e do tempo de exposição do material remanescente (YADA et al., 2015). No geral, esses compostos são de baixo teor de matéria orgânica e nutrientes interferindo na capacidade de vegetação neste ambiente, sendo importante a realização de um plano de recuperação destas áreas.
O estudo e avaliação dos sistemas de uso do solo atuando na atividade biológica na Amazônia podem contribuir na qualidade do solo e reduzir o desmatamento na região (Nogueira et al., 2015). Há a necessidade de uma comunidade microbiana do solo ativa para recuperação das áreas com o monitoramento ocorrendo principalmente através da atividade enzimática do solo (KARACA et al. 2011).
Há a necessidade de avaliar a qualidade do solo após as práticas realizadas para a recuperação das áreas degradadas utilizadas para mineração. Devido à matéria orgânica participar com diferentes funções e em diversos processos que ocorrem no solo, pode ser considerada um importante indicador da qualidade do solo (LEHMAN et al., 2015; THOMAZINI et al., 2015), assim como os indicadores bioquímicos, como por exemplo a atividade de enzimas, por apresentarem alta sensibilidade, permitindo avaliações logo após a ocorrência das perturbações no solo (GIL-SOTRES et al., 2005).
O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade enzimática da celulase e o teor de matéria orgânica como indicadores biológicos em solos degradados pela mineração de cassiterita no Estado de Rondônia em diferentes estádios de recuperação.
2 Material e Métodos
Histórico da áreaA área em estudo situa-se na antiga mina denominada Serra da Onça, na Floresta Nacional do Jamari (Flona do Jamari) localizada no município de Itapuã d´Oeste, Estado de Rondônia, Brasil. Nesta área em estudo, predominam os solos Latossolo Vermelho-Amarelo distroférrico e Latossolo Amarelo distroférrico (Embrapa, 1999). O clima da região é tropical chuvoso (Aw), segundo Köppen, e se caracteriza por ter um período seco durante a estação de inverno, com déficit hídrico moderado.
O programa de recuperação das áreas de mineração de cassiterita na Floresta Nacional do Jamari objetiva reintegrar as áreas mineradas à paisagem dominante da região. Em 1997, a área foi dividida em parcelas e foram iniciadas ações de recuperação. No mesmo ano, foi iniciado um plano de recuperação das áreas degradadas, que foram divididas em parcelas, dando-se início ao programa, que consistiu na modelagem do terreno, construção de terraços, calagem, adubação química e orgânica, cultivo de leguminosas e plantio de mudas de espécies nativas.
Descrição dos tratamentos
As áreas controles foram denominadas Mata (com vegetação nativa) e capoeira. As áreas degradadas são constituídas pelos substratos de mineração: piso de lavra, rejeito seco, rejeito capeado e rejeito úmido. O piso de lavra é resultante da abertura de cavas para a exploração do minério, causando a exposição de encostas, dos subsolos e da própria rocha. O rejeito seco é composto principalmente pela fração areia, que foi retirada durante o processo de desmonte e decantada próximo à barragem de contenção de rejeitos, possuindo baixa fertilidade e alta permeabilidade. O rejeito capeado é um substrato heterogêneo, de sedimentos com granulometria variável, sujeitas à inundação, acarretando problemas de sustentação física do terreno, dificultando ou impossibilitando a mecanização.
Em todas os tratamentos avaliados foi realizado um plano de recuperação de áreas degradadas que consistiu desde a modelagem do terreno, construção de terraços, calagem, fertilização, plantio de leguminosas, plantio de espécies nativas, enriquecimento até o monitoramento. Além dos diferentes substratos, as áreas estudadas apresentam diferentes épocas de início de plantio de quatro espécies de leguminosas: Crotalaria juncea (crotalária),
Canavalia ensiformis (feijão-de-porco), Cajanus cajam (feijão-guandu) e Mucuna aterrima
meio de gradagem. Foram doze os tratamentos estudados (Tabela 1), distribuídos em delineamento experimental inteiramente casualizado com três repetições. Todos os tratamento se encontram no nível 6 de recuperação = adubação química, manutenção das mudas, replantio de mudas e enriquecimento ou 7= enriquecimento e monitoramento.
Tabela 1. Códigos de descrição dos tratamentos de acordo com o substrato, data de início do plantio das leguminosas e nível de recuperação das áreas degradadas por mineração de cassiterita na Floresta Nacional do Jamari, RO, submetidas aos processos de recuperação, além das áreas de mata nativa e de capoeira.
Substrato Plantio das
leguminosas Tratamento Piso de Lavra 2001/2002 PL1 Piso de Lavra 2001/2002 PL2 Piso de Lavra 2002/2003 PL3 Rejeito Seco 2005/2006 RS4 Rejeito Seco 2005/2006 RS5 Rejeito Capeado 2005/2006 RC6 Piso de Lavra 2005/2006 PL7 Piso de Lavra 2005/2006 PL8 Rejeito Úmido 2005/2006 RU9 Piso de Lavra 1999/2000 PL11
Mata Nativa MATA Capoeira CAP
(1) Todos os tratamento se encontram no nível 6 de recuperação = adubação química,
manutenção das mudas, replantio de mudas e enriquecimento ou 7= enriquecimento e monitoramento.
Análise biológica
O teor de matéria orgânica foi determinado por oxidação pelo H2SO4 e por
quantificação colorimétrica. A atividade da celulase foi determinada pelo método proposto por Pancholy e Rice (1973). O solo foi incubado a 30°C na presença e na ausência do substrato carboximetilcelulose por 24 h. Após o período de incubação, determinou-se o equivalente de glicose por espectrofotômetro de cor.
Análise dos resultados
Os resultados foram submetidos à análise da variância utilizando software Assistat®, nos casos em que o teste F foi significativo, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5%.
3 Resultados e discussão
Houve alteração no teor de matéria orgânica do solo e a atividade enzimática da celulase ao longo dos anos de recuperação das áreas degradadas (Tabela 2). Na mata ocorreu a redução no teor de MOS entre 2011 a 2014, como esperado por ser realizada a calagem e adubação nesta área assim como feito nas áreas em recuperação. A atividade direta e indireta devido à atividade de mineração altera totalmente o uso do solo das áreas, e a recuperação de terras degradadas em curta duração não restaura totalmente as propriedades químicas gerais dos solos (Ahirwal et al., 2016). A partir deste trabalho pode-se observar que os atributos biológicos apresentam respostas rápidas a partir dos níveis de recuperação, no entanto assim como para os atributos químicos não retornam a apresentar uma restauração completa do ambiente.
Tabela 2. Atividade do teor de matéria orgânica do solo e enzima celulase em amostras de solo de áreas degradadas por mineração de cassiterita na Floresta Nacional do Jamari, RO, submetidas a processos de recuperação e de áreas de mata nativa e de capoeira nos anos de 2011 e 2014.
CV% = 20%, Médias seguidas pela mesma letra maiúscula na linha e minúscula na coluna não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Em comparação aos anos avaliados, entre as áreas de recuperação foi observado aumento no teor de MOS, exceto nos tratamentos: PL1; RS4, PL8 E RU9. Em estudo realizado nesta mesma área por Longo et al. (2011), mesmo com a semeadura de adubos verdes não foi observado incrementos nos teores de matéria orgânica em todos os tratamentos,
Tratamentos Matéria orgânica do solo g dm-3 Celulase mg glicose kg-1 h-1 2011 2014 2011 2014 PL1 10,33 BCDa 10,66 CDa 6,72 Ab 38,67 Aa PL2 6,66Db 11,00 CDa 4,34 Ab 23,61BCa PL3 9,66 CDb 14,33BCDa 9,70 Ab 39,60Aa RS4 9,33 Cda 10,33CDa 7,17 Ab 36,15 Aa RS5 5,33Db 12,33BCDa 6,17 Ab 35,25 Aa RC6 5,00Db 11,33CDa 12,70 Aa 11,29Da PL7 5,33Db 16,66BCa 10,41 Aa 15,42CDa PL8 14,66BCa 18,33Ba 14,38Ab 33,77Aba RU9 8,00 Cda 9,66Da 7,20 Ab 29,21Aba PL11 7,00 Db 12,33BCDa 11,74Ab 36,52Aa Capoeira 16,6 Bb 35,33Aa 7,95Aa 13,73CDa
demonstrando que os 15 meses decorridos não foram suficientes para promover mudanças no horizonte superficial estudado. Neste trabalho realizado devido ao maior prazo a partir do início do plano de recuperação e plantio das leguminosas nas áreas foi demonstrada a alteração no teor de MOS, com melhores condições para a vegetação na Serra Onça.
Em relação ao teor de MOS em 2011, as áreas em recuperação com maior proximidade da mata e capoeira foram: RU9 e RS4 com valores de 8,0 e 9,3 g dm-3,
respectivamente. Enquanto os menores teores de MOS foram demonstrados nos tratamentos: PL7; RC6; RS5 e PL2, com valores entre 5,0 e 6,6 g.dm-3.
No ano 2014 foi observado maior teor de MOS na capoeira com 35,55 g dm-3, e o tratamento com teor mais próximo à capoeira foi o PL8 apresentando teor de 18,33 g dm-3. O tratamento com menor teor de MOS no solo foi o RU9, com 9,66 g dm-3. Neste tratamento pode se observar que durante três anos houve pouco aumento da MOS. Segundo Longo et al. (2005), ocorreram diferenças entre as áreas degradadas, principalmente em relação aos parâmetros físico-químicos do solo; assim, além da análise do tipo de cobertura vegetal implantado e o tipo de material coletado no qual se procederam os trabalhos. Dessa maneira, há influência de forma direta nas mudanças ocorridas no solo de acordo com as diferentes características destes substratos que se encontram em níveis de recuperação desiguais apesar das práticas semelhantes de recuperação do solo.
A enzima celulase, assim como a MOS, participa do ciclo do carbono e atua na degradação de resíduos vegetais. Exceto nas áreas RC6, PL7 e capoeira não houve diferença significativa em relação aos anos em relação à atividade enzimática. Foi observada aumento na atividade da celulase nos demais tratamentos entre os anos de 2011 e 2014.
Nesta mesma área de estudo não foi observada diferença entre as áreas estudadas por Yada et al., (2015) na atividade da celulase no solo, com os valores variando de 3,87 a 17,04 mg kg-1 h-1 de glicose (base seca). Assim como observado neste trabalho em relação às áreas
em recuperação no ano de 2011, com valores entre 4,34 a 14,38 mg kg-1 h-1 de glicose (base
seca).
Em 2014, o tratamento RC6 apresentou a menor atividade enzimática em relação aos demais tratamentos, com uma atividade de 11,29 mg kg-1 h-1 de glicose. As maiores atividades foram observadas nos tratamentos: PL1, PL3, RS4, PS5, PL11 e mata nativa, com valores entre 35,25 a 39,60 mg kg-1 h-1 de glicose. Demonstrando um aumento de 64% e 89% na atividade da enzima celulase em relação ao intervalo de valores encontrados de atividade enzimática nas áreas em recuperação no ano de 2011. Devido à alta sensibilidade aos sistemas
de manejos do solo, a atividade enzimática permite avaliações logo após a ocorrência das perturbações no solo (Gil-Sotres et al., 2005).
4 Conclusão
Pode-se inferir uma maior qualidade do solo com o passar do tempo com o plano de recuperação aplicado, pois assim como para a MOS foi observado maior atividade da enzima celulase no ano de 2014 em relação ao ano de 2011 nas áreas em recuperação.
No ano 2014 foi observado maior teor de MOS no tratamento PL8 em relação às áreas degradadas, em estágio mais avançado de recuperação.
A maior atividade da enzima celulase foi observada nos tratamentos: PL1, PL3, RS4, PS5, PL11 e mata nativa
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