Bactérias diazotróficas em solos reconstruídos após a mineração de carvão, na bacia carbonífera catarinense

Abstract

Poucos dados na literatura enfocam a dimensão dos impactos da atividade mineradora, bem como a eficiência das estratégias de recuperação das áreas degradadas pela atividade. Bactérias fixadoras de nitrogênio isoladas de nódulos radiculares (BFNINR) presentes nessas áreas podem ser utilizadas estrategicamente, auxiliando no processo de recuperação do solo e atuando como componentes para uso como bioindicadores da qualidade do solo. O objetivo geral deste trabalho foi o de avaliar a abundância e a diversidade de BFNINR em simbiose com Phaseolus vulgaris, utilizando solos oriundos de áreas com diferentes estratégias de manejo do solo reconstruído após a mineração, na Bacia Carbonífera Catarinense. Foram coletadas três amostras de solo no perfil de 0-10 cm de cada uma das áreas: testemunha (TR); aplicação de calcário (CA); calcário + Brachiaria spp. (CB); calcário + cama de aves + Brachiaria spp. (CCB); resíduo alcalino Dregs (DR); sucessão fumo/aveia (FA); Brachiaria monocultivo (BR); e duas áreas comparativas, campo naturalizado (CN) e mata nativa (MN). Foi conduzido um experimento em delineamento inteiramente casualizado, em casa de vegetação por 23 dias, com diluições de solo (101 a 105) em quatro repetições, inoculado em Phaseolus vulgaris. Após a colheita, foi obtida a abundância de BFNINR, através do número mais provável (NMP - células por grama de solo seco). Os isolados de nódulos obtidos foram caracterizados fenotipicamente em meio batata-ágar e filogeneticamente pela técnica PCR- RISA. Representantes dos principais grupos filogenéticos tiveram seus genes 16S sequenciados. A maior abundância foi encontrada na área em FA (1,645 x 105), MN (5,622 x 104), CN (9,244 x 103) e TR (1,352 x 104). A menor abundância foi encontrada em BR (2,557 x 100), CA (1,406 x 101), CB (4,990 x 100), CCB (2,404 x 101) e DR (8,573 x 101). O maior índice de diversidade alfa fenotípica foi encontrado na área FA, seguido de MN, TR e CN. Os menores índices foram encontrados em BR, CCB, CB, DR e CA, respectivamente. O maior índice de alfa diversidade filogenética foi encontrado na área TR, seguido de CA, DR, MN, FA e CCB. Os menores índices foram obtidos em CN e CB. A densidade e a diversidade foram influenciadas pelo processo de reconstrução do solo e pelo manejo após a reconstrução. A área FA apresentou os maiores valores de resultados, compilando-se os valores de abundância, diversidade fenotípica e diversidade filogenética. Phaseolus vulgaris demonstrou sua capacidade de utilização como planta-armadilha. Os diazotróficos simbiontes mostraram- se capazes de separar as áreas e podem ser utilizados como componentes de bioindicadores da qualidade do solo. O sequenciamento evidenciou a presença de bactérias das classes α, β e γ- proteobactéria, com predomínio de Burkholderia sp. A análise de redundância (RDA) mostrou-se uma ferramenta capaz de captar a variabilidade entre as áreas reconstruídas e as áreas referenciais.

Few data in the literature have focused the dimension of the mining activity impacts, as well as the eficiency of the strategies of restoration of the degradeted areas by the activity. Diazotrophic Bacteria present in these areas can be used strategically, helping soil restoration process and acting as soil quality bioindicator composers. The main goal of this work was to evaluate the abundance and the diversity of nitrogen fixing Bacteria isolated from root nodules (NFBIRN) of Phaseolus vulgaris, utilizing soils originated of areas with different soil management strategies of the rebuilt soil after the coal mining, at Santa Catarina’s Coal Basin. Three soil samples were collected in the 0-10 cm profile of each area: witness (TR); limestone (CA); limestone + Brachiaria spp. (CB); limestone + poultry manure + Brachiaria spp. (CCB); cellulose dregs (DR); tobacco/oat sucession (FA); Brachiaria monoculture (BR); and two comparative areas, naturalized field (CN) and native forest (MN). A 23-day experiment was conducted in a completely randomized design, in green house with soil dilutions (101 to 105) in four replicates, inoculated in Phaseolus vulgaris. After the harvest, the abundance of NFBIRN was obtained, through the most probable number (MPN – cells per gram of dry soil). The isolates of nodules obtained were characterized phenotypically (potato-agar medium) and phylogenetically (RISA-PCR). Representative isolates of the main groups had their 16S genes sequenced. The highest abundance was found in FA (1,645 x 105), MN (5,622 x 104), CN (9,244 x 103) e TR (1,352 x 104). The smallest density was found in BR (2,557 x 100), CA (1,406 x 101), CB (4,990 x 100), CCB (2,404 x 101) e DR (8,573 x 101). The highest phenotypic alfa diversity indexes were found in FA, MN, TR e CN. The smaller indexes were found in BR, CCB, CB, DR and CA. The highest phylogenetic alfa diversity index was found in TR, followed by CA, DR, MN, FA e CCB. The smaller indexes were obtained in BR, CN and CB. The density and the diversity were influenced by the soil management after rebuilding. FA area showed higher values, compiling both density, phenotypic diversity and phylogenetic diversity. Phaseolus vulgaris showed its capability to be utilized as trap-plant. Symbiont diazotrophics showed their capability of distinguishing areas and can be used as soil quality bioindicator composers. The sequencing demonstrated the presence of both α, β e γ-proteobacteria classes, predominantly Burkholderia. The redundancy analysis (RDA) proved to be a tool capable of capturing the variability in both reconstructed and reference areas.