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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2023.tde-14092023-144002
Document
Author
Full name
Beatriz Marchese Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Ferreira, Tiago Osorio (President)
Barcellos, Diego
Nóbrega, Gabriel Nuto
Title in Portuguese
Tecnossolos construídos: uma "Nature Based Solution" para mitigaçãode mudanças climáticas
Keywords in Portuguese
Estabilização da matéria orgânica do solo
Recuperação de áreas degradadas
Resíduos sólidos
Solos antropogênicos
Abstract in Portuguese
O uso inadequado do solo intensificou sua degradação e perda em escala global. O impacto das atividades humanas, principalmente do setor mineral e da construção civil, altera significativamente as paisagens naturais, resultando em impactos ambientais de difícil recuperação, em especial, dos solos em áreas onde estas atividades ocorrem. Neste contexto, solos construídos utilizando resíduos sólidos, conhecidos como Tecnossolos, apresentam-se como uma alternativa viável de "Nature Based Solutions (NBS) - Soluções Baseadas na Natureza" para reduzir os efeitos prejudiciais dessas atividades e exercerem funções ecossistêmicas específicas (i.e., servir como substrato para crescimento de pastagem; estabilização de matéria orgânica do solo - MOS). Sendo assim, este estudo teve como objetivo avaliar o desenvolvimento de gramíneas tropicais, e, analisar a estabilização da MOS (por meio de interações organo-minerais) em Tecnossolos construídos com rejeitos de minério de ferro (RMF) e resíduos de construção civil (RCC), em um experimento conduzido por quatro meses em campo. Foram elaborados quatro tipos de Tecnossolos com diferentes proporções: TEC60;40 - 60% RMF e 40% RCC; TEC70;30 - 70% RMF e 30% RCC; TEC80;20 - 80% RMF e 20 % RCC; TEC100 - 100% RMF em vasos de 100 litros onde foi cultivado Urochloa brizantha cv. Marandu. A fim de comparar o desenvolvimento das plantas, o incremento de carbono orgânico do solo (COS) e os mecanismos de estabilização da MOS, foi utilizado um Latossolo Vermelho-Amarelo como tratamento Controle. Após o fim do experimento, os Tecnossolos construídos apresentaram produção de biomassa aérea total 3,3 vezes maior do que aquelas presentes no tratamento Controle com uma média de 825±270 g de biomassa aérea, enquanto o Latossolo aprensentou média equivalente à 251±77 g. A maior produção de biomassa aérea pode estar vinculada às condições químicas favoráveis do Tecnossolos, tais como os maiores valores de pH (pH = 7±0,1 para os Tecnossolos e pH = 4,7±0,2 para o Latossolo), CTC (CTC = 71±8,5 mmolc dm-3 para os Tecnossolos e 40±1,6 mmolc dm-3 para o Controle) e SB (SB = 65±8,9 mmolc dm-3 para os Tecnossolos e 20±1 mmolc dm-3 para o Controle). Adicionalmente, os Tecnossolos apresentaram média de incremento de carbono orgânico no solo (COS) equivalente à 185±28% (2±1 g kg-1) de incremento em relação ao valor inicial, enquanto o Controle apresentou média de incremento igual a 23±22% (1±0,6 g kg-1). Esse aumento de COS no sistema ocorreu, principalmente, na fração da matéria orgânica particulada (POM), em que o Controle evidenciou média equivalente à 2±0,7 g kg-1, e, os Tecnossolos apresentaram média de 2,2±0,5 g kg-1 para esta fração. O aporte de altas concentrações de COS nos Tecnossolos pode estar associado à intensa ciclagem e atividade das raízes das gramíneas que foram cultivadas no experimento. Portanto, associando o elevado crescimento das gramíneas nos Tecnossolos e o incremento de COS no sistema de forma significativa, é possível compreender que estes solos construídos podem ser uma alternativa de nature based solution para a mitigação de mudanças climáticas, pois servem como substrato para plantas e ao mesmo tempo estimulam a entrada e o estoque de carbono no sistema. Assim, podem garantir a redução dos efeitos prejudiciais causados por atividades antrópicas nos setores de mineração e construção civil.
Title in English
Constructed Technosols: a "Nature Based Solution" for climate change mitigation
Keywords in English
Anthropogenic soils
Degraded land restoration
Soil organic matter stabilization
Solid waste
Abstract in English
The inappropriate land use has escalated its degradation and loss on a global scale. The impact of human activities, primarily from the mining and construction sectors, significantly modifies natural landscapes, leading to environmentally challenging consequences that are particularly hard to reverse, especially in soil-rich areas where these activities take place. In this context, constructed soils utilizing solid waste, known as Technosols, emerge as a viable alternative for "Nature-Based Solutions (NBS)" to mitigate the detrimental effects of these activities and fulfill specific ecosystem functions (e.g., providing a substrate for pasture growth; stabilizing soil organic matter - SOM). Thus, this study aimed to assess the development of tropical grasses and analyze SOM stabilization (through organo-mineral interactions) in Technosols constructed using iron ore tailings (IOT) and construction waste (CW), through a four-month field experiment. Four types of Technosols were formulated with different proportions: TECsmall>60;40 - 60% IOT and 40% CW; TEC70;30 - 70% IOT and 30% CW; TEC80;20 - 80% IOT and 20% CW; TEC100 - 100% IOT in 100-liter pots, cultivating Urochloa brizantha cv. Marandu. To compare plant development, soil organic carbon (SOC) increment, and SOM stabilization mechanisms, a Red-Yellow Latosol was employed as the Control treatment. After the experiment's conclusion, the constructed Technosols exhibited a total above-ground biomass production 3.3 times greater than that of the Control treatment, with an average of 825±270 g of above-ground biomass, whereas the Latosol showed an average equivalent to 251±77 g. The enhanced above-ground biomass production could be attributed to favorable chemical conditions of the Technosols, such as higher pH values (pH = 7±0.1 for Technosols and pH = 4.7±0.2 for the Latosol), cation exchange capacity (CTC = 71±8.5 mmolc dm-3 for Technosols and 40±1.6 mmolc dm-3 for Control), and base saturation (SB = 65±8.9 mmolc dm-3 for Technosols and 20±1 mmolc dm-3 for Control). Additionally, the Technosols displayed an average soil organic carbon (SOC) increment equivalent to 185±28% (2±1 g kg-1) in relation to the initial value, while the Control exhibited an average increment of only 23±22% (1±0.6 g kg-1). This increase primarily occurred in the particulate organic matter (POM) fraction, where the Control had an average equivalent to 2±0.7 g kg-1, while the Technosols averaged 2.2±0.5 g kg-1 for this fraction. The significant contribution of higher SOC concentrations in the Technosols could be linked to the intensive cycling and root activity of the grasses cultivated in the experiment. Therefore, by linking the substantial growth of grasses in the Technosols and the significant increase in SOC within the system, it is conceivable that these constructed soils can serve as a nature-based solution for climate change mitigation. They act as substrates for plants while concurrently promoting the ingress and storage of carbon in the system. Thus, they can ensure the alleviation of detrimental effects resulting from anthropogenic activities in the mining and construction sectors.
 
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Release Date
2025-07-07
Publishing Date
2023-09-15
 
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