Matéria orgânica e fluxos de CO2 e CH4 em área minerada e fertilizada com cama de aviário e fosfato natural

Abstract

A mineração pode ser considerada uma das atividades mais impactantes ao solo, embora, no geral, não afete grandes extensões territoriais. Em específico, a mineração de bauxita em trincheiras na Zona da Mata Mineira caracteriza-se pela retirada da vegetação, intensa movimentação das camadas superficiais do solo, e exposição de substratos que dificultam a colonização por plantas, portanto, demandando ações que levem à reabilitação dos sítios minerados.Há também interesse crescente em compreender os efeitos do manejo dos dejetos como fontes diretas e indiretas de gases de efeito estufa (GEE), pois esses adubos contêm grandes quantidades de N, grande parte em formas inorgânicas,, ede C fatores essenciais no controle de processos que conduzem à produção e às emissões dos três principais gases de efeito estufa associados às atividades agrícolas (N2O, CO2 e CH4). Além disso, a aplicação de dejetos ao solo e o cultivo podem determinar a ocorrência do efeito priming, e contribuir para reduzir a matéria orgânica nativa do solo. A fim de validardiferentes estratégias na recuperação de sítios minerados para bauxita na Zona da Mata Mineira foram conduzidos dois estudos de campo. O primeiro buscou avaliar a produção de massa de matéria seca do braquiarão(Brachiaria brizantha cv. Marandu) e o comportamento do carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT), carbono lábil (CL) e índice de manejo de carbono do solo (IMC) em áreas submetidas a adubações com cama de aviário (CM) (0, 10, 20 e 40 Mg/ha; em área total) e fosfato natural reativo Bayóvar (FR) (0, 1, 2,5 e 5 Mg/ha; em linha), na presença ou ausência da planta, após um ano de implantação. O experimento foi conduzido no delineamento em blocos ao acaso, com três repetições. Observou-se quea adubação com CM e FR apresentou efeito positivo sobre a produtividade do braquiarão, porém interações significativas não foram observadas no primeiro ano.Os maiores teores de COT, de NT, de CL, e do IMC um ano após a aplicação da cama de aviário e fosfato natural reativo nas subparcelas com planta apontaram para a necessidade do estabelecimento da cobertura vegetal na recuperação de áreas degradadas pela mineração e a aptidão de gramíneas de gênero Brachiariaem melhorar o ambiente edáfico nessas áreas.Doses crescentes de CM resultaram em acréscimos significativos nos teores de COT, NT, CL, IMC, principalmente nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m do solo das subparcelas com planta. Com exceção da camada de 0,20-0,40 m, a aplicação de FR causou efeitos negativos sobre o CL e o IMC, principalmente no solo das subparcelas sem planta. No segundo estudo objetivou-se avaliar os fluxos de CO2 e CH4 em áreas mineradas para bauxita em processo de recuperação com o uso de cama de aviário em diferentes níveis (0, 10, 20 e 40 Mg/ha; em superfície) e cultivo do braquiarão(Brachiaria brizantha cv. Marandu). Além disso, buscou-se determinar a contribuição direta e indireta da CM e do braquiarão nas emissões de C-CO2 por meio da variação na abundância natural do 13C, nos dois períodos avaliados, após a aplicação dos tratamentos e após o segundo corte do braquiarão, por meio da técnica de cavity ring-down spectrocopy (CRDS).As emissões foram avaliadas logo após a aplicação da CM (1º ao 15º dia após aplicação da CM) e dez meses após (1º ao 35º dia após o segundo corte do braquiarão). Na primeira avaliação, objetivou-se mensurar as alterações nas emissões de GEE decorrentes da aplicação da cama-de-aviário. Na segunda, além da interferência da adubação orgânica nas emissões, almejou-se verificar o efeito braquiária e seus resíduos nas emissões de GEE para a atmosfera. A aplicação da CM causou incremento direto nas emissões de CO2 pelo solo, principalmente nos primeiros 15 dias após a sua aplicação. Após um ano da aplicação CM a sua contribuição direta nos fluxos de CO2 foi proporcionalmente menor, especialmente na presença de planta e seus resíduos. A adição da CM interferiu nas trocas de CH4 entre o solo e a atmosfera nessas áreas, principalmente na maior dose. Porém, tal efeito é efêmero e ao oitavo dia de amostragem o solo retoma seu caráter dreno. A presença da planta interfere no fluxos de CH4, porém as emissões permanecem negativas.Observou-se pouca interferência da temperatura e da umidade do solo nas emissões de CO2 e CH4 após a aplicação de CM nas áreas avaliadas. A baixa variação nos valores de umidade do solo entre os tratamentos nos dois períodos de avaliação das emissões pode explicar a pouca influência dessa variável nos fluxos de CO2 e CH4 do solo.

Mining is considered to be one activities which impacts heavily the soil, although it doesn t affect large land extensions. In particular, bauxite mining in trenches in Zona da Mata Mineira is characterized by vegetation removal, intense movement of topsoil and exposure of substrates difficult to be colonized by plants, therefore requiring mitigatin actions to rehabilitate the mined sites.There is growing interest in understanding the effects of waste management as direct and indirect sources of greenhouse gases (GHGs), because these fertilizers contain large amounts of N and C, factors that affect production and emissions of three main greenhouse gases associated with agricultural activities (N2O, CO2 and CH4). Additionally, manure application to the soil and cultivation may determine the occurrence of priming effect and lead to reduction of native soil organic matter. In order to validate different strategies to recover sites mined for bauxite in the Zona da Mata Mineira two field studies were carried out: The first study aimed at evaluating the biomass production of signal grass (Brachiaria brizantha cv Marandu) and the changes in total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), labile carbon (CL) and carbon management index (CMI) in areas subjected to increasing doses of poultry litter (PL) (0, 10, 20 and 40 Mg/ha; broadcast on soil surface) and doses of Bayóvar reactive rock phosphate (RP) (0, 1, 2,5 and 5 Mg/ha; in furrow in the planting row) either inthe presence or in the absence of plants, one year after planting. The experiment was conducted in a randomized block design with three replications. It was found that fertilization with PL and RP showed positive effects on the biomass productivity of signal grass, but no significant interactions were observed in the first year.The highest levels of TOC, TN, CL and CMI one year after the application of PL and RP, in subplots with plant, pointed out to the need for the establishment of a vegetation cover in mined sites undergoing reclamation and that signal grass proved to be effective in improving the soil condition in these areas.Increasing PL dosesresulted in significant improvement in soil TOC, TN, CL, and CMI, especially in more superficial soil layers (0-0,10 and 0,10-0,20 m) of subplots with the plant. With the exception of 0,20-0,40 m layer, the application of RP caused negative effects on CL and CMI, especially in subplots without plants. The second study aimed at evaluatingsoil flux of CO2 and CH4in areas mined for bauxite and that were prepared for reclamation through cultivation of signal grass (Brachiaria brizanthacv. Marandu) using poultry litter (PL) at different levels (0, 10, 20 and 40 Mg / ha; surface). It was sought to determine the direct and indirect contribution of PL and signal grass plants to soil CO2 emissions based on changes in 13C natural abundance in two distinct periods: soon after applying the treatments and after the second cut of signal grass plants, employing the cavity ring-down spectroscopy (CRDS) technique. Emissions were measured immediately after PL application (1st to 15th day after PL application) and ten months after PL application (1 to 35 days after second cut ofsignal grass). The first evaluation period focused in the measurement ofchanges in GHG emissions resulting from PL application. In the second evaluation we aimed to verify the effect of signal grass plants and its residues on GHG emissions to the atmosphere. Application of PL led to increases on CO2 emissions from soil, especially in the first 15 days after application. A year later, the direct contribution of PL to CO2emissions was proportionally smaller, especially in the presence of the plant and its residues. The application of PL resulted in positive priming effect and consequent loss of native soil organic matterderived CO2. The presence of plant reversed this scenario, and contributed to eliminate the PL-induced priming effect on soil organic matter. PL addition increased CH4emissions from soil to the atmosphere in these areas, particularly at higher doses. However, this effect was ephemeral and by the eighth day of sampling the soil recovered its drain character. The presence of plant affected CH4flux, but the emissions remain negative (drain effect). It was observed little influence of soil temperature and moisture on CO2 and CH4 emissions after PL application in the evaluated areas during the two evaluation periods.