CHARACTERIZATION OF RHIZOBIA AND ARBUSCULAR MYCORRHIZAL FUNGI IN AREAS IMPACTED BY GRAVEL MINING IN BRAZIL

Authors

  • Felipe Ferreira da Silva Department of Environmental Sciences, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ https://orcid.org/0000-0003-2839-5350
  • Thainá Alves dos Santos Department of Environmental Sciences, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ https://orcid.org/0000-0003-4059-7852
  • Ederson da Conceição Jesus Laboratory of Forest Leguminous, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Seropédica, RJ https://orcid.org/0000-0002-2687-8976
  • Guilherme Montandon Chaer Laboratory of Forest Leguminous, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Seropédica, RJ https://orcid.org/0000-0003-0734-2866

DOI:

https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n416rc

Keywords:

Biological nitrogen fixation. Tripartite symbiosis. Recovery of degraded areas. Mining. Oil.

Abstract

On-shore oil exploration is one of the main economic activities in the semiarid region (Caatinga biome) of the state of Rio Grande do Norte (RN), Brazil. Gravel mining is an activity associated with oil exploration that causes environmental impacts. Gravel is a base-material for constructions, such as roads and pumpjack bases. The areas of gravel mining and other decommissioned areas where the gravel has been deposited must be revegetated with species native to the biome at end of the activity in the site. An efficient strategy for revegetation of degraded areas has been the planting of leguminous species that can associate with rhizobia and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). Nevertheless, the impact of mining activities on the autochthonous populations of these microorganisms is unknown. The objective of the present work is to characterize the density of rhizobia and AMF spores in four areas impacted by the oil exploration in RN when compared to non-impacted adjacent areas. Gravel samples were collected in dry and rainy seasons in two mining areas: one in a pumpjack base, and one in a waste disposal area. Surface soil (topsoil) samples were collected in adjacent areas with native Caatinga vegetation. Assays were carried out to evaluate the most probable number (MPN) of rhizobia and to identify the type and density of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), using rhizobia trap plants Mimosa tenuiflora (Mart.) Benth. and Mimosa caesalpiniifolia Benth. The MPN of rhizobia was low in all areas, but higher in the rainy season. The highest amount and diversity of AMF spores were found in the dry season. Among the symbiotic microorganisms studied, the AMF presented lower densities in the evaluated areas when compared to those in the adjcent native vegetation areas, denoting the impact of this activity.

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References

AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO - ANP. Boletim da Produção de Petróleo e Gás Natural. Disponível em: <http://www.anp.gov.br/?dw=74333>. Acesso em: 15 fev. 2018.

ALLEN, M. F. The ecology of mycorrhizae. San Diego: Cambridge University Press, 1991. 200 p.

ARAÚJO, M. S.; ANDRADE, G. C. Métodos para superar a dormência tegumentar em sementes de jurema-preta (Mimosa hostilis Benth.). Boletim de Pesquisa Florestal, n. 6/7, p. 26-32, jun./dez. 1983.

ARAÚJO, M. S.; ANDRADE, G. C. Métodos para superar a dormência tegumentar em sementes de jurema-preta (Mimosa hostilis Benth.). Boletim de Pesquisa Florestal, Colombo, n. 6/7, p. 26-32, 1983.

BORGES, W. L. et al. Rhizobial characterization in revegetated areas after bauxite mining. Brazilian Journal of Microbiology, v. 47, n. 2, p. 314-321, 2016.

CAPRONI, A. L. et al. Ocorrência de fungos micorrízicos arbusculares em áreas revegetadas após mineração de bauxita em Porto Trombetas, Pará. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 38, n. 12, p. 1409-1418, 2003.

CAPRONI, A. L. et al. Fungos micorrízicos arbusculares em estéril revegetado com Acacia mangium, após mineração de bauxita. Revista Árvore, v. 29, n. 3, p. 373-381, 2005.

CAPRONI, A. L. et al. Diversity of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in an Amazon Environment after Mining. Floresta e Ambiente, v. 25, n. 3, p. 1-9, 2018.

CARMO FILHO, F.; OLIVEIRA, O. F. Mossoró: Um município do semi-árido nordestino, caracterização climática e aspecto florístico. Mossoró, RN: ESAM, 1995. 62 p. (Coleção mossoroense, série B).

CARNEIRO, R. F. V. et al. Fungos micorrízicos arbusculares como indicadores da recuperação de áreas degradadas no Nordeste do Brasil. Revista Ciência Agronômica, v. 3, n. 4, p. 648-657, 2012.

CARREIRO, D. A. et al. Microrganismos indicadores de qualidade do solo de áreas produtoras de coco no perímetro irrigado de São Gonçalo-PB. In: CONGRESSO INTERNACIONAL DA DIVERSIDADE DO SEMIÁRIDO, 2., 2016, Campina Grande. Anais… Campina Grande: CONIDIS, 2016.

CHAER, G. M. et al. Nitrogen-fixing legume tree species for the reclamation of severely degraded lands in Brazil. Tree Physiology, v. 31, n. 2, p. 139-149, 2011.

COMPANT, S.; VAN DER HEIJIDEN, M. G. A.; SESSITSCH, A. Climate change effects on beneficial plant-microorganism interaction. Microbiology Ecology, v. 73, n. 2, p. 197-214, 2010.

CLAESSEN, M. E. C. (Org.). Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro, RJ: Embrapa-CNPS,1997. 212 p. (Embrapa-CNPS. Documentos, 1).

DALL'AGNOL, R. F. et al. Genetic diversity of symbiotic Paraburkholderia species isolated from nodules of Mimosa pudica (L.) and Phaseolus vulgaris (L.) grown in soils of the Brazilian Atlantic Forest (Mata Atlântica). FEMS Microbiology Ecology, v. 93, n. 4, p. fix027, 2017.

FERREIRA, A. C. A. Ecologia e diversidade de fungos micorrízicos arbusculares em área de Caatinga. 2010. 88 f. Dissertação (Mestrado em Biologia de Fungos: Área de Concentração em Micologia Básica) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2010.

GERDERMANN, J. N.; NICOLSON, T. H. Spores of mycorrhizal Endogone species extracted from soil by wet sieving and decanting. Transactions of the British Mycological Society, v. 46, n. 2, p. 235-244, 1963.

GUZMÁN, I.; DOBEREINER, J. Effectiveness and efficiency in the symbiosis of four cross-inoculated tropical legumes. In: REUNIÃO LATINO AMERICANA SOBRE INOCULANTES PARA LEGUMINOSAS, 4., 1968, Porto Alegre. Anais… Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1968. p. 81-91.

GUIMARÃES, A. A. et al. Genetic and Symbiotic Diversity of Nitrogen-Fixing Bacteria Isolated from Agricultural Soils in the Western Amazon by Using Cowpea as the Trap Plant. Applied and Environmental Microbiology, v. 78, n. 18, p. 6726-6733, 2012.

JENKINS, W. R. A rapid centrifugal floatation technique for separating nematodes from soil. Plant Disease Report, v. 48, n. 8, p. 692-694, 1964.

KÖPPEN, W. Climatología: con un estudio de los climas de la Tierra. Ciudad del Méjico: Fondo de Cultura Económica, 1948. 478 p.

LIMA, R. L. F. A.; SALCEDO, I. H.; FRAGA, V. S. Propágulos de fungos micorrízicos arbusculares em solos deficientes em fósforo sob diferentes usos, da região semi-arida no nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 31, n. 2, p. 257-268, 2007.

LIMA, K. D. R. et al. Seleção de espécies arbóreas para revegetação de áreas degradadas por mineração de piçarra na Caatinga. Revista Caatinga, v. 28, n. 1, p. 203-213, 2015.

MACEDO, M. O. et al. Changes in soil C and N stocks and nutrient dynamics 13 years after recovery of degraded land using leguminous nitrogen-fixing trees. Forest Ecology and Management, v. 255, n. 5, p. 1516–1524, 2008.

MAIA, L. C.; YANO-MELO A.M.; GOTO, B. T. Filo Glomeromycota. In: GUSMÃO, L. F. P., MAIA, L. C. (Eds.). Diversidade e caracterização dos fungos do semi-árido. Pernambuco: Associação Plantas do Nordeste - APNE e MCT, 2006. v. 2, cap. 6, p. 109-126.

MASCENA, A. M. Diagnóstico da ocorrência de micro-organismos simbiontes em áreas sob processo de desertificação no município de Irauçuba, Ceará. 2014. 85 f. Tese (Doutorado em Solos e Nutrição de Plantas: Área de Concentração em Microbiologia do Solo) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.

MERGULHÃO, A. C. E. S et al. Diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in a gypsum mining impacted semiarid area. Acta Botanica Brasilica, v. 24, n. 4, p. 1052-1061, 2010.

MERGULHÃO, A. C. E. S.; SILVA, M. L. R. B.; LYRA, M. C. C. P. Avaliação do estado microbiológico do solo em área preservada e impactada por mineração no semiárido de Pernambuco. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 35., 2015, Natal. Anais... Natal: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2015. v. 1299, p. 1-5.

MOHAMMAD, M. J.; HAMAD, S. R.; MALKAWI, H. I. Population of arbuscular mycorrhizal fungi in semiarid environment of Jordan as influenced by biotic and abiotic factors. Journal of Arid Environments, v. 53, n. 3, p. 409-417, 2003.

NOGUEIRA, A. R. A.; SOUZA, G. B. Manual de laboratórios: solo, água, nutrição vegetal, nutrição animal e alimentos. São Carlos, SP: Embrapa Pecuária Sudeste, 2005. 334 p.

PARNISKE, M. Arbuscular mycorrhiza: the mother of plant root endosymbioses. Nature Reviews Microbiology, v. 6, n. 10, p. 763-775, 2008.

PASSOS, M. A.; TAVARES, K. M. P.; ALVES, A. R. Germinação de sementes de sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth.). Revista Brasileira de Ciências Agrárias, v. 2, n. 1, p. 51-56, 2007.

RAMOS, M. L. G. et al. Effect of water stress on nitrogen fixation and nodule structure of common bean. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 38, n. 3, p. 339-347, 2003.

REINHARDT, D. Programming good relations - development of the arbuscular mycorrhizal symbiosis. Plant Biology, v. 10, n. 1, p. 98-105, 2007.

RESENDE, A. S.; CHAER, G. M. Manual para recuperação de áreas degradadas por extração de piçarra na Caatinga. Seropédica, RJ: Embrapa Agrobiologia, 2010. 78 p.

RODRIGUES, L. A. et al. Revegetação de áreas degradadas pela extração de argila no Norte do estado do Rio de Janeiro. Revista Perspectivas, v. 5, n. 10, p. 88-105, 2006.

SCHENCK, N. C.; PEREZ, Y. A manual for identification of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. 2 ed. Gainesville: University of Florida, 1988. 241 p.

SILVA, G. A. et al. Potencial de infectividade de fungos micorrízicos arbusculares oriundos de área de caatinga nativa e degradada por mineração, no Estado da Bahia, Brasil. Revista Brasileira de Botânica, v. 24, n. 2, p. 135-143, 2001.

SILVA, G. A. et al. Arbuscular mycorrhizal fungi in a semiarid copper mining area in Brazil. Mycorrhiza, v. 15, n. 1, p. 47-53, 2005.

SILVA, V. S. G. et al. Systems of land use affecting nodulation and growth of tree legumes in different soils of the Brazilian semiarid area. African Journal of Agricultural Research, v. 11, n. 40, p. 3966-3974, 2016.

SILVA, A. F. et al. Biological nitrogen fixation in tropical dry forests with different legume diversity and abundance. Nutrient Cycling in Agroecosystems, v. 107, n. 3, p. 321-334, 2017.

SOUTO, P. C. et al. Comunidade microbiana e mesofauna edáficas em solo sob Caatinga no semi-árido da Paraíba. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 32, n. 1, p. 151-160, 2008.

SOUZA, R. G. et al. Diversidade e potencial de infectividade de fungos micorrízicos arbusculares em área de Caatinga, na Região de Xingó, Estado de Alagoas, Brasil. Revista Brasileira de Botânica, v. 26, n. 1, p. 49-60, 2003.

TEIXEIRA, A. F .S. et al. Arbuscular mycorrhizal fungal communities in an iron mining area and its surroundings: Inoculum potential, density, and diversity of spores related to soil properties. Ciência e Agrotecnologia, v. 41, n. 5, p. 511-525, 2017.

WOOMER, P. L.; BENNETT, J.; YOST, Y. Overcoming the inflexibility of most probable number procedures. Agronomy Journal, v. 82, n. 2, p. 349–353, 1990.

WOOMER, P. L. Most Probable Number Counts. In: WEAVER, R.W. et al. Methods of soil analysis. Part 2. Microbiological and biochemical properties. Madison: Soil Science Society of America, 1994. 1692 p.

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Published

19-11-2019

Issue

Section

Forest Science