Soil attributes and microbial community structure in saline soils in the semi-arid region of Pernambuco

Extensa área do Nordeste do Brasil é caracterizada como semiárida, com baixos índices e má distribuição da precipitação pluvial e elevada evapotranspiração, promovendo déficit hídrico, que pode favorecer a degradação dos solos por sais. Com a revegetação dessas áreas seria possível manter o equilíbrio ambiental neste ecossistema tão susceptível à degradação. Assim, o experimento foi montado em blocos casualizados, com oito tratamentos (seis espécies nativas, a Atriplex nummularia L., e o tratamento sem cultivo de planta), em quatro repetições. O crescimento das plantas foi acompanhado periodicamente. Amostras de solo foram coletadas, no início e final do experimento, para avaliar alterações nas propriedades do solo. Para a caracterização química foram feitas análises de pH, condutividade elétrica, cátions solúveis e trocáveis e carbono orgânico total. Para caracterização física foram determinadas a composição granulométrica, densidade do solo, densidade de partículas, porosidade, condutividade hidráulica e resistência mecânica à penetração de raízes. Para avaliar a qualidade biológica foi determinada a biomassa microbiana, a quantificação do C respirado pela microbiota do solo e calculado o quociente metabólico (qCO2). Para determinar a estrutura e a diversidade das comunidades microbianas foram coletadas amostras de solo ao longo de um gradiente de salinidade, e analisadas por meio da análise em gel de eletroforese com gradiente desnaturante (DGGE). Os resultados indicaram um aumento da salinidade ao longo do tempo, sobretudo nas camadas subsuperficiais, com concentração de Na+ e Cl-, principalmente, atingindo valores de RAS > 13%, podendo serem classificadas como sódicas. Apesar da classe textural franco-arenosa, o solo apresentou severos problemas físicos, com aumento da densidade do solo em profundidade, redução da porosidade total e condutividade hidráulica, não apresentando resistência à penetração de raízes na capacidade de campo. Entretanto, devido às condições climáticas locais, o solo dificilmente permanecia na condição de capacidade de campo, apresentando teores de umidade mais reduzidos o que consequentemente tenderá a aumentar a resistência à penetração das raízes das plantas. Do ponto de vista biológico, a única variável que se correlacionou significativamente com a salinidade foi a respiração basal do solo (C-CO2), diminuindo à medida que a concentração de sais aumenta. O quociente metabólico do solo (qCO2) apresentou valores elevados, indicando um fator de estresse, que pode ser devido ao baixo teor de matéria orgânica ou à maior diversidade de bactérias encontrada na área, que são menos eficientes na conversão do substrato, o que pode ser relacionado indiretamente com a salinidade. A estrutura da comunidade de bactérias e fungos não foi determinada pelo nível de salinidade do solo, com base nos perfis do DGGE. Entretanto, observou-se que, para a comunidade de bactérias, a diversidade e a riqueza de espécies não diminui com o aumento da salinidade. O contrário foi observado para a comunidade de fungos, indicando que são organismos sensíveis à salinidade do solo.Extensive area of Northeast Brazil is characterized as semi-arid, with low indices and poor distribution of rainfall and high evapotranspiration, promoting water deficit, which may favor soils degradation by salts. With appropriate technologies, such as revegetation, it would be possible to maintain the environmental balance in this ecosystem so susceptible to degradation. Thus, the experiment was assembled in randomized blocks, with eight treatments (six native species, Atriplex nummularia L., and treatment without plant cultivation), in four replications. Plant growth was monitored periodically. Soil samples were collected at the beginning and end of the experiment to evaluate changes in soil properties. For the chemical characterization, pH, electrical conductivity, soluble and exchangeable cations and total organic carbon were analyzed. For physical characterization, the particle size distribution, bulk density, particle density, porosity, hydraulic conductivity and mechanical resistance to root penetration were determined. To evaluate the biological quality, the microbial biomass, the quantification of C breathed by soil microbiota and the metabolic quotient (qCO2) were determined. To determine the structure and diversity of the microbial communities, soil samples were collected along a salinity gradient and analyzed by means of the denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis. The results indicated an increase in salinity over time, especially in the subsurface layers, with Na+ and Cl- concentration, mainly, reaching RAS values > 13%, which can be classified as sodic. Despite the sandy-loam textural class, the soil presented severe physical problems, with increased soil density in depth, reduction of total porosity and hydraulic conductivity, and no resistance to root penetration in the field capacity. Although, due to local climatic conditions, the soil hardly remains in the field capacity condition, presenting lower moisture contents which consequently will tend to increase the penetration resistance of the roots of the plants. From the biological point of view, the only variable that correlated significantly with salinity was soil basal respiration (C-CO2), decreasing as the salt concentration increased. The soil metabolic quotient (qCO2) presented high values, indicating a stress factor, which may be due to the low organic matter content or the greater diversity of bacteria found in the area, which are less efficient in the conversion of the substrate, which may Indirectly related to salinity. The structure of the bacteria and fungi community was not determined by soil salinity level, based on DGGE profiles. But in general terms, it was observed that for the bacterial community the diversity and richness of species do not diminish with the increase of the salinity. The opposite was observed for the fungi community, indicating that they are organisms sensitive to soil salinity