Alterações morfofisiológicas em Cassia grandis L. (Fabaceae) cultivadas em rejeito de mineração de ferro

Abstract

A atividade minerária gera impactos ambientais por diversos meios, como o acúmulo de metais pesados nos solos e na água. As técnicas de fitorremediação, são muito utilizadas e podem ter seu potencial ampliado com a associação a micro-organismos. Este trabalho avaliou o acúmulo de metais pesados e os efeitos sobre parâmetros morfofisiológicos de plântulas de Cassia grandis, associadas a fungos micorrízicos arbusculares (FMA), cultivadas em rejeito de mineração. Sementes de C. grandis foram germinadas em areia lavada e transplantadas para tubetes com substrato comercial, com ou sem FMA. Posteriormente, foram transferidas para vasos com rejeito de mineração e mantidas em casa de vegetação, por 4 meses, divididas em cinco grupos: substrato comercial sem inóculo (T 0 ), rejeito sem inóculo (T 1 ), rejeito e inóculo obtido de solo de floresta nativa (T 2 ), rejeito e inóculo obtido de área contaminada com rejeito (T 3 ), rejeito e inóculo obtido de área contaminada com rejeito com cultura de laboratório (T 4 ). Foram analisados os teores de metais e arsênio, atividade enzimática antioxidante, trocas gasosas, teores de pigmentos cloroplastídicos, de peróxido de hidrogênio, de malonaldeído e morfologia de folhas. Os elementos arsênio, cádmio e chumbo não foram detectados nos tecidos das plantas. Por outro lado, houve aumentos nas concentrações de ferro (Fe) e cobre (Cu) em folhas das plantas cultivadas com rejeitos de mineração em relação ao controle. O cultivo das plantas em substratos com rejeito de mineração resultou em aumento na atividade das enzimas antioxidantes e nos teores de antocianinas, e diminuição nos teores de clorofilas a, b e carotenoides. O aumento da atividade enzimática pode estar relacionado ao aumento da concentração de alguns metais pesados. Os parâmetros de trocas gasosas foram reduzidos e este fato está diretamente relacionado a alta compactação do rejeito, que impõe uma limitação hídrica as plantas. Nossos resultados indicam que o cultivo de C. grandis em rejeitos de mineração impõe danos fisiológicos e, a inoculação de FMA’s, não resultou em ganhos positivos para a maioria dos parâmetros analisados. A limitação física ao desenvolvimento radicular foi o principal problema nos tratamentos contendo rejeitos. Entretanto, com o manejo adequado do solo, esta espécie pode ser utilizada para revegetação de locais contaminados por rejeito de mineração de ferro. Palavras-chave: Fitorremediação. Metais Pesados. Fisiologia Vegetal. Revegetação.The mining activity generates environmental impacts by several means, such as the accumulation of heavy metals in soils and water. Phytoremediation techniques are widely used and may have their potential expanded with microorganism’s association. The purpose of this work was to evaluate the accumulation of heavy metals and the effects on morphophysiological parameters of Cassia grandis seedlings associated with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) grown in mining tailings. C. grandis seeds were germinated in washed sand and transplanted to tubes with commercial substrate with or without AMF. Subsequently, they were transferred to pots with mining tailings and kept at a greenhouse for 4 months, divided into five groups: commercial substrate without inoculum (T 0 ), tailings without inoculum (T 1 ), tailings and inoculum obtained from native forest soil (T 2 ), tailings and inoculum obtained from areas contaminated with tailings (T 3 ), tailings and inoculum obtained from areas contaminated with tailings, with laboratory culture (T 4 ). Metals and Arsenic contents, antioxidant enzyme activity, gas exchange, chloroplast pigment, hydrogen peroxide, malonaldehyde and leaf morphology contents were analyzed. Arsenic, cadmium and lead elements were not detected in the tissues of the plants. On the other hand, there were increases in iron concentrations (Fe) and copper (Cu) in leaves of the plants cultivated with mining tailings compared to the control. The cultivation of plants on substrates with mining tailings resulted in an increasement in the activity of antioxidant enzymes also in anthocyanins levels, and the chlorophylls a, b and carotenoids levels decreased. The enzyme activity increasement may be related to the increase in the concentration of some heavy metals. The gas exchange parameters were reduced which is directly related to the high compaction of the tailings, that imposes a water limitation on the plants. Our results indicate that the cultivation of C. grandis in mining tailings imposed physiological damage and the inoculation of AMF’s did not result in positive gains for major analyzed parameters. Physical limitation to root development was the main problem in treatments containing tailings. However, with a proper soil management these species can be used to revegetate sites contaminated by iron mining tailings. Keywords: Phytoremediation. Heavy Metals. Plant Physiology. Revegetation.