Qualidade do solo em áreas em recuperação com forrageiras e cafeeiro pós-mineração de bauxita

Abstract

A mineração pode ser considerada uma das atividades mais impactantes ao solo, pois exige a retirada da vegetação e das camadas superficiais de solo, demandando a posterior recuperação da área com o mesmo tipo de uso pré-existente. Na Zona da Mata de Minas Gerais muitas das jazidas de bauxita encontram-se sob cultivos agrícolas e pastagens e, assim, surge o desafio de recuperar e monitorar a qualidade do solo (QS) e garantir o desenvolvimento sustentável de culturas agrícolas sobre essas áreas após a mineração. Neste sentido, o objetivo principal com este estudo foi avaliar as alterações na qualidade do solo em área de mineração de bauxita e o crescimento de forrageiras e do cafeeiro manejados com diferentes adubações e tipos de plantas de cobertura do solo. Os solos de áreas cobertas com mata nativa, cafeeiro (10 anos de idade) e pastagem foram usados com referências pré-mineração. Após a mineração e reconfiguração da área, amostras de solo foram coletadas e usadas como referência pós-reconfiguração, e, nessa área, foram implantados dois experimentos: Experimento I: implantação de forrageiras com quatro tipos de adubações (P - padrão da Empresa; C – adubação complementar com cama de aviário; Q – adubação química complementar; C+Q – adubação orgânica e química combinadas) e quatro tipos de cobertura do solo (SP – sem planta; B – braquiária (Brachiária brizantha cv. Piatã); E – estilosantes cv. Campo Grande; B+E – consórcio). Os tratamentos B e SP, adubados com C e Q foram selecionados para instalação de parcelas coletoras de perdas de água, solo e nutrientes por escoamento superficial. Em avaliações feitas durante 15,5 meses registraram-se melhor produção de matéria seca (MS) da B nas adubações complementares C (41,5 t/ha) e C+Q (40,3 t/ha) em relação a Q (24,0 t/ha) e P (18,9 t/ha), mas não houve diferença significativa para o E, e este não se desenvolveu no consórcio B+E. A braquiária com adubação C reduziu as perdas de água (-70,1 %) e solo (-61,9 %) em relação à adubada com Q. Observou-se grande impacto da mineração sobre os atributos orgânicos dos agregados (carbono orgânico total e lábil e nitrogênio total), mas não sobre a estabilidade dos agregados (DMP). A adubação C e as forrageiras B e E contribuíram para aumentar os atributos orgânicos em agregados avaliados após 16 meses de recuperação, principalmente o E. Experimento II: implantação de Coffea arabica com quatro tipos de adubação (T – sem adubação; C – cama de aviário no plantio (1/2 no sulco de plantio e 1/2 na entrelinha); Q – adubação química no plantio e em cobertura; C+Q – orgânica e química combinadas) e quatro tipos de plantas de cobertura do solo na entrelinha do cafeeiro (as mesmas usadas no Experimento I). Parcelas coletoras de água e solo foram instaladas na área com cafeeiro do mesmo modo que nas subparcelas com forrageiras no Experimento I. Atributos orgânicos, químicos, físicos e microbiológicos foram quantificados e selecionados antes da mineração, seis meses após a reconfiguração da área minerada e após 19 meses em recuperação para a construção de um índice de qualidade do solo (IQS), utilizando análises estatísticas uni e multivariadas. As adubações C e C+Q melhoraram a produção de MS das plantas de cobertura durante o primeiro ano de crescimento. O crescimento do cafeeiro, avaliado aos 21 meses, não diferiu entre as adubações C, Q e C+Q e foi reduzido acentuadamente pela B, mas em menor intensidade pelo E e B+E. Porém, a B reduziu as perdas de água e solo, principalmente quando adubada com C. As análises uni e multivariadas permitiram selecionar o carbono orgânico lábil, a soma de bases, a densidade do solo e a atividade da enzima fosfomoesterase ácida como um grupo mínimo de indicadores orgânicos, químicos, físicos e microbiológicos da qualidade do solo. A mineração reduziu em cerca de 65 % o IQS em relação ao cafeeiro não minerado. A adubação com cama de aviário, isolada ou combinada com a mineral, recuperou a QS, em média, em 23 % e as plantas intercalares de cobertura do solo contribuíram para recuperar a QS somente quando adubadas. Conclui-se que o crescimento de forrageiras sobre áreas mineradas de bauxita pode ser melhorado com adubação complementar com cama de aviário e o consórcio gramínea e leguminosa precisa ser melhor estudado. A adubação com cama de aviário e o uso de plantas intercalares de cobertura do solo contribuem para recuperar a QS e podem contribuir para a sustentabilidade da produção do cafeeiro sobre áreas mineradas de bauxita.

Mining can be considered one of the most soil impacting activities because it is necessary remove the vegetation and topsoil layers. Following ore extraction it is mandatory the reclamation of land with the same previous use. In the Zona da Mata region, Minas Gerais State, Brazil, many bauxite ore bodies are under coffee and pasture fields. Therefore, the restoration and monitoring of soil quality (SQ) in order to ensure sustainable crop growth on these mining areas have been a challenge. This work was carried out with the main objective to evaluate changes in soil quality and the growth of forage and coffee crops managed with different fertilizations and soil cover intercrops during bauxite mine reclamation. Soils under native vegetation, coffee (10 years old) and pasture fields were sampled as references before mining. Soil samples were collected six months after the stockpiled topsoil redistribution and in this area two reclamation experiments were established: Experiment I: four cover crops (SP – no forage; B – grass (Brachiaria brizantha cv. Piatã); E – leguminous Estilosantes Campo Grande; B+E – grass and leguminous mix) using four different fertilizations (P – standard fertilization; C – additional poultry litter fertilization; Q – additional mineral fertilization; C+Q – combined additional C and Q fertilizations). The B and SP cover crops treatments with C and Q fertilizations were selected to install collectors for water, soil and nutrient losses by runoff. Evaluations during 15.5 months after planting pointed to greater grass (B) dry matter (DM) production under C (41.5 t/ha) and C+Q (40.3 t/ha) fertilizations than under Q (24.0 t/ha) and P (18.9 t/ha). However, no significant differences were observed in leguminous (E) DM production and this forage did not growth in association with grass. The B cover crop fertilized with C reduced water (-70.1 %) and soil (-61.9 %) losses compared to that fertilized with Q. Mining negatively impact aggregate organic attributes (total and labile organic carbon and total nitrogen), but did not affect the wet-aggregate stability (weighted mean diameter). Poultry litter fertilization and forages, especially E, contributed to increase the aggregate organic attributes after 16 months of reclamation. Experiment II: Coffea arabica crop using four fertilizations (T – no fertilization; C – poultry litter fertilization (1/2 in planting furrow and 1/2 in inter- row); Q – mineral fertilization in the planting and throughout the experiment period; C+Q – organic and mineral fertilization combined) and four cover intercrops (the same plants used in the Experiment I). Collector plots were installed in the same way as in Experiment I forage splitplot. Organic, chemical, physical and microbial soil attributes were quantified and selected in the areas before mining, six months after the stockpiled topsoil redistribution and 19 months after reclamation to calculate a soil quality index (SQI), using uni-multivariate statistical analysis. The C and C+Q fertilizations improved cover crop DM production during the first growth year. No differences were observed on the coffee crop growth among C, Q and C+Q fertilizations after 21 months. The coffee growth was sharply reduced by B cover crop, but with lower intensity by E and B+E. On the other hand, B cover crop reduced water and soil losses, mainly when C fertilization was used. Labile organic carbon, exchangeable bases sum, soil bulk density and acid phosphomonoesterase activity were selected as a minimum data set, representing organic, chemical, physical and microbial indicators of soil quality. Mining reduced the SQI (-65 %) compared to no disturbed soil under coffee crop. Poultry litter fertilization, exclusive or combined with mineral fertilizer, restored soil quality on average 23 % and cover intercrops contributed to restore soil quality only where they were fertilized. We concluded that the forage growth on reclaimed bauxite mining areas can be improved if additional poultry litter is used to improve soil fertility. In addition, poultry litter fertilization and cover intercrops contributed to restore the soil quality and they can improve the sustainability of coffee crop production in reclaimed areas after bauxite mining.