Matéria Orgânica do Solo

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Assunto 03 – Dinâmica da matéria orgânica e de nutrientes 
 
1. Origem e constituição da matéria orgânica do solo 
 
 A matéria orgânica do solo é o produto da acumulação de resíduos 
de plantas e animais parcialmente decompostos e parcialmente 
ressintetizados. 
 
Esses materiais estão em estado ativo de decomposição, sendo 
submetidos ao ataque contínuo de microrganismos. Assim, grande parte 
tem caráter transitório e são continuamente renovados pela adição de 
resíduos animais e vegetais. 
 
 A matéria orgânica é composta por C, O e H, sendo complementada 
por outros elementos: N, P e S, sendo os dois primeiros (C e N) os 
elementos de maior destaque, principalmente pela produção de energia 
devido a quebra de ligações dos compostos de carbono (C---H) e a síntese 
protéica. 
 
A fonte primária de matéria orgânica é a fotossíntese, através da 
equação básica: 
 
 energia luminosa 
6 CO2 + 6H2 6C(H2O) + 6O2 
 plantas verdes (clorofila a) compostos 
 orgânicos 
 
 
Os compostos orgânicos produzidos pela fotossíntese podem 
retornar diretamente ao solo na forma de resíduos culturais ou por animais 
e seus excrementos, após passarem pela cadeia alimentar dos seres 
heterotróficos em seus diversos estágios. 
 
Na incorporação ao solo de C, N, S, e P, estes resíduos precisam ser 
decompostos através de reações que dependem da atividade biológica 
essencialmente. 
 
O carbono orgânico total dos solos é igual ao originário da fração da 
matéria orgânica do solo e o inorgânico presente em minerais, como a 
dolomita e calcita, por exemplo. 
 
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A maior parte do carbono orgânico que está no solo é aquela 
proveniente dos resíduos de plantas (parte aérea + raízes). Os tecidos das 
plantas apresentam, em média, 58% de C com base no peso seco. Estas 
proporções levam ao fator de 1,721 para a transformação dos teores de 
carbono orgânico e vice-versa. 
 
Há uma variação muito grande dos teores de matéria orgânica nos 
solos: de < 0,1%, nos solos desérticos, até 100% nos solos orgânicos. 
 
2. Importância da matéria orgânica do solo 
 
 A importância da matéria orgânica do solo pode ser estabelecida a 
partir da distribuição das quantidades de carbono nos diferentes 
reservatórios. 
 
Quadro 1. Quantidade de carbono em diferentes reservatórios da superfície 
terrestre 
Reservatório Qtidade de C (x 1014 kg) 
Superfície da terra 
 CO2 atmosférico 7,0 
 Biomassa 4,8 
 H2O (rios, lagos...) 2,5 
 Mar 5,8 
 Matéria orgânica do solo 30 – 50 
 
Profundidade de 16 km 
 Detritos orgânicos marinhos 30 
 Carvão e petróleo 100 
 Carbono solúvel no fundo do mar 345 
 Sedimentos 200.000 
 
 
 
 
 
 3 
As pesquisas relativas a matéria orgânica, na sua grande maioria, 
referem-se a utilização de diferentes fontes, incorporação de adubos 
verdes e alguns de seus efeitos no solo, na grande maioria, a partir da 
avaliação do conteúdo total de carbono no solo. 
 
Em adição aos aspectos quantitativo, as tendências atuais apontam 
que, com o uso de técnicas sofisticadas, a qualidade e a localização dos 
estoques de carbono são importantes nos estudos de dinâmica da matéria 
orgânica do solo. 
 
 É necessário entender por que, sob diferentes condições de manejo, 
solos com o mesmo conteúdo de carbono orgânico, porém constituídos de 
compostos diferenciados e localizados em reservatórios diferentes 
apresentam também comportamentos diferentes. 
 
A perda da matéria orgânica do solo é uma medida de degradação 
do ecossistema, podendo ser utilizada como critério para avaliação da 
sustentabilidade. 
 
Como exemplo, têm-se os dados comparativos de carbono orgânico, 
em sistemas de cultivo intensivo e irrigado no município de São Benedito- 
CE (Figura 2), comprovando a perda de matéria orgânica e de nutrientes. 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Vistas parciais das áreas de cultivo irrigado de olerícolas 
(cenoura e beterraba) da Associação de Horticultores do Pivot 
Central e pastagem da Fazenda Amway Nutrilite, localizadas no 
município de São Benedito – CE. 
 
 4 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0-2 2-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-50
Profundidade, cm
C
O
, g
 k
g-
1
Pivot nativa Pastagem Pivot Past. nativa
 
Figura 2. Teores de carbono orgânico total das áreas sob cultivo irrigado de 
olerícolas (cenoura e beterraba) e pastagem da Fazenda Amway 
Nutrilite e sob vegetação nativa, pertencentes, respectivamente, 
à Associação de Horticultores do Pivot Central e Fazenda 
Amway Nutrilite Ltda, em diferentes profundidades de coleta, no 
município de São Benedito-CE. 
 
Pelo gráfico e nas profundidades de 0-2 e 2-5 cm, há uma diferença 
de 6% e 4%, respectivamente, entre os teores de carbono orgânico da 
condição sob vegetação nativa e pivot central. Considerando-se uma 
média de 5% (5g 100g de solo-1) de carbono orgânico em 1 hectare e a 
densidade do solo de 1,3 g cm-3, tem-se em 650 x 106 g de solo, tem-se 
uma perda de 32,5 t de carbono orgânico ha-1 e, conseqüentemente, 56,0 t 
de matéria orgânica ha-1 (32,5 x 1,728). 
 
Na área de estudo, um pivot central com área total de 100 ha, teve-se 
uma perda total de 3.250 t de carbono orgânico ou 5.603 t de matéria 
orgânica. Ao custo de R$300,00 t-1 de um composto orgânico comercial, a 
perda de 5% de carbono orgânico nos 5 cm superficiais da área 
considerada, significa a perda de R$1.680.900,00. 
 
 A figura 2 apresenta também o comportamento dos teores de 
carbono orgânico na área sob pastagem comparativamente a nativa. É o 
mesmo? Explique as diferenças. 
 
 
 
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3. Propriedades da matéria orgânica no solo 
 
Pode-se associar a matéria orgânica humificada às seguintes 
propriedades e efeitos sobre o solo, sumarizadas no Quadro 2. 
 
 
Quadro 2. Propriedades gerais do húmus e efeitos associados do solo 
Propriedades Observações Efeito no solo 
Cor A cor escura de muitos 
solos é causada pela MO. 
Pode facilitar o aqueci mento. 
Retenção de 
água 
A MO pode reter até 20 
vezes sua massa em água. 
Previne a secagem e a redução 
de volume; aumenta a 
capacidade de retenção de água. 
Combinação com 
minerais de argila 
Cimenta as partículas do 
solo em unidades 
estruturais denominadas 
agregados. 
Permite a troca de gases, 
estabiliza a estrutura e aumenta o 
armazenamento e permeabilidade 
de água no solo. 
Quelação Forma complexos estáveis 
com Cu+2, Mn+2 e outros 
cátions polivalentes. 
Melhora a disponibilidade de 
micronutrientes para as plantas. 
Solubilidade na 
água 
Insolubilidade da MO 
decorre de sua associação 
com a argila. Sais de 
cátions bivalentes e 
trivalentes com a MO são 
insolúveis. MO, isolada- 
mente, é parcialmente 
solúvel em água. 
Pouca MO é perdida por 
lixiviação. 
Ação tampão MO exibe ação tamponante 
em faixas levemente 
ácidas, neutras e alcalinas. 
Ajuda a manter uma reação 
uniforme no solo. 
Trocas de cátions Acidez total de frações de 
húmus isolada varia de 300 
a 1400 cmol (+).Kg-1. 
Pode aumentar a CTC do solo. 
De 20 a 70% da CTC de muitos 
solos(ex. oxissolos, molissolos) é 
causada pela MO. 
Mineralização Decomposição de MO 
produz CO2, NH4+,NO3, 
PO4-3 e SO4-2. 
Fonte de nutrientes para o 
crescimento das plantas. 
Combinação com 
moléculas 
orgânicas 
Afetam a bioatividade, a 
persistência e a 
biodegradabilidade dos 
pesticidas. 
Modifica as taxas de aplicação 
dos pesticidas para um controle 
efetivo 
Adaptado de Stevenson (1982), citado por Silva & Resck (1997). 
 
 
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Uma das principais contribuições da matéria orgânica para os solos 
tropicais refere-se a CTC de solos tropicais, incluindo solos de cerrados, 
ressalta a participação da matéria orgânica nas propriedades químicas dos 
solos (Quadro 3). 
 
Quadro 3. Capacidade de troca catiônica (CTC) de alguns minerais de 
argila e da matéria orgânica 
Material CTC(cmol(+).kg-1) 
Caulinita1-10 
Mica 20-40 
Vermiculita 120-150 
Montmorilonita 80-120 
Clorita 20-40 
Matéria orgânica 100-300 
Fonte: Bohn et al. (1979), citado por Silva & Resck (1997). 
 
A contribuição para CTC do solo pela matéria orgânica tem como 
origem a ionização de grupos carboxílicos, enólicos e fenólicos, a partir do 
aumento do pH do meio. 
 
A associação entre CTC e matéria orgânica pode ser responsável por 
até 75% da CTC dos solos no horizonte A, enquanto que no horizonte B 
está contribuição passa a ser de 35%. 
 
A perda da matéria orgânica pode chegar a 70% do conteúdo inicial 
em solos de textura arenosa, como observado em solos do oeste baiano. 
 
4. Componentes da matéria orgânica 
 
A matéria orgânica do solo pode ser separada em dois componentes: 
vivo e morto. 
 
O componente vivo corresponde a no máximo 4% do carbono 
orgânico total, podendo ser dividido em: 
• Raízes de plantas (5 a 10% do carbono orgânico total); 
• Microrganismos ou fauna (15 a 50% do carbono orgânico 
total); e 
• Microrganismos (60 a 80% do carbono orgânico total). 
 
 
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O componente morto, por sua vez, corresponde a 96% do carbono 
orgânico total, sendo dividido em: 
• Fração leve (matéria macrogânica) (10 a 30% do carbono 
orgânico total); e 
• Fração pesada (húmus) (70 a 90% do carbono orgânico 
total), sendo composto de: 
o Substâncias húmicas; e 
o Substâncias não húmicas. 
 
A substâncias não húmicas são aquelas com características físicas e 
químicas reconhecidas: carboidratos, proteínas, peptídeos, aminoácidos, 
gorduras, ceras, alcanos e ácidos orgânicos de baixo peso molecular. É 
atacada de forma relativamente rápida. 
 
A maior porção da matéria orgânica, em grande parte dos solos e da 
água, consiste de substâncias húmicas, que apresentam as seguintes 
características: amorfa, coloração escura, hidrofílicas, ácidas, parcialmente 
aromáticas e compostas de substâncias orgânicas, quimicamente 
complexas, com peso molecular que varia de poucas centenas até 
milhares. 
 
 É a matéria orgânica morta a grande responsável pelas propriedades 
gerais apresentadas no quadro 2. 
 
5. Matéria macrorgânica 
 
Este componente da matéria orgânica do solo provém diretamente da 
serrapilheira, consistindo, na sua maioria de resíduos de plantas em vários 
estágios de decomposição. 
 
É também denominada fração leve, apresentando diâmetro < 2 mm, 
porém > 0,25 mm, apresentando densidade relativamente baixa, por volta 
de 1,0 g.cm-3, sendo obtida por flotação em líquidos com densidade de 1,2 
a 2.0 g. cm3. 
 
O estoque e a facilidade de decomposição varia com as 
características dos solos e o clima da região. Solos ácidos de regiões frias 
e secas tendem a acumular quantidades apreciáveis de matéria 
macrorgânica. 
 
 
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A qualidade da serrapilheira, a aeração, mineralogia e os níveis de 
nutrientes do solo são fatores adicionais que afetam o conteúdo de matéria 
macrorgânica. 
 
A quantidade da fração leve no solo varia bastante com as estações 
do ano, mantendo sua natureza lábil ou disponível. 
 
E as regiões de solos relativamente férteis, temperaturas elevadas e 
secas do semi-árido nordestino, qual será o acúmulo de matéria 
macrorgânica ? Qual será a participação do período chuvoso nos teores de 
matéria macrorgânica? 
 
Em decorrência dessa característica, essa fração contribui 
significativamente para o reservatório de N disponível, especialmente se a 
relação C/N é baixa, como também para a perda de C durante o cultivo. 
 
Trabalhos realizados em cinco solos argilosos tropicais, mostraram 
que a perda de C orgânico da fração leve foi de 2 a 11 vezes maior que a 
fração pesada (> 2 g.cm3). 
 
A proteção física da matéria orgânica do solo, nessa situação, é 
provavelmente a explicação para essas diferenças nas taxas de perda. 
 
Além da matéria macrorgânica, outras formas lábeis da matéria 
orgânica do solo servem como fontes de nutrientes para as plantas. 
 
Os próprios microrganismos e seus metabolizados podem servir 
como reservatórios de nutrientes em caso de redução do nível da 
biomassa do solo, como pode ocorrer, por exemplo, na conversão de 
pastagens para culturas anuais. 
 
6. Matéria orgânica pesada: Húmus 
 
A fração remanescente, após a separação da fração leve, é 
comumente chamada de húmus, consistindo de substâncias não húmicas e 
húmicas, sendo: 
• Substâncias não húmicas (30% do carbono orgânico total): 
são classes de compostos orgânicos, muito bem definidos: 
 
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o Compostos solúveis em éter (lipídios: graxas e 
gorduras), em etanol e água (aminoácidos, 
açúcares e ácidos orgânicos); 
o Hemiceluloses: polissacarídeos solúveis em 
NaOH; 
o Celuloses: polissacarídeos componentes da 
estrutura das plantas, constituídas por unidades 
polimerizadas de ß (1-4) D-glucose; 
o Ligninas: polímeros de compostos aromáticos (p-
hidroxi cinamil, coniferil, sinapil e outros álcoois), 
de alta resistência a degradação; 
o Proteínas: seqüência de aproximadamente 20 
aminoácidos, conectados por ligações peptídicas; 
e 
o Nutrientes inorgânicos: elementos essenciais 
para a vida das plantas, Si, Al e contaminantes 
o do solo e ar. 
 
• Substâncias húmicas (60% do carbono orgânico total): São 
substâncias que apresentam alto peso molecular, 
polieletrólitos, muito acídico, amorfos de coloração amarela a 
preta e alta habilidade com outras moléculas orgânicas, 
sobretudo pelo alto peso conteúdo de oxigênio contido em 
grupos funcionais, tais como: - COOH (carboxílico), -OH 
(enólico – alifático) e C=O, em estruturas de vários tipos. 
 
As substâncias húmicas são constituídas de moléculas complexas, 
heterogêneas e polidispersas, modificadas química e biologicamente com 
pouca ou nenhuma característica dos compostos conhecidos. 
 
A composição das substâncias húmicas é bastante variável não 
havendo, portanto, um composto ou molécula única capaz de defini-lo. É o 
produto sintético resultante do trabalho da população microbiana nos 
restos orgânicos remanescentes. 
 
 
 
 
 
 
 
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7. Fracionamento das substâncias húmicas 
 
Quimicamente as substâncias húmicas podem ser separadas em três 
frações: ácidos fúlvicos (FAF) (solúvel em ácido e base); ácido húmico 
(FAH) (solúvel apenas em base) e humina (FH) (não é solúvel em meio 
ácido e básico). 
 
Esta separação é simplesmente operacional e não há um limite entre 
estas frações em termos de propriedades físico-químicas. 
 
Algumas propriedades podem ser avaliadas quanto a sua tendência. 
Por exemplo, a fração ácidos fúlvicos tem tamanho molecular menor que a 
fração ácidos húmicos, o que lhes permite maior mobilidade. 
 
Matéria orgânica do solo 
 
 
 Substâncias não 
húmicas 
Substâncias húmicas 
 
 
 
Fracionamento das substâncias húmicas com base na solubilidade 
 
Solúvel em base Solúvel em base Insolúvel em base 
Solúvel em ácido Insolúvel em ácido Insolúvel em ácido 
 
Fração ácidos fúlvicos Fração ácidos húmicos Fração humina 
 
 Peso molecular crescente 
Conteúdo de carbono crescente 
Conteúdo de oxigênio decrescente 
Acidez e CTC decrescentes 
Conteúdo de n crescente 
Semelhança com lignina crescente 
 
Figura 3. Fracionamento da matéria orgânica e algumas propriedades dos 
componentes. Fonte: Hayes & Swift (1978), citado por Vargas & 
Hungria (1997). 
 
 
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O atributo mais importante na diferenciação das propriedades 
químicas da matéria orgânica é o conteúdo de grupos carboxílicos, que 
constitui a fonte principal de carga dos compostos que a formam. A relação 
entre os conteúdos percentuais de oxigênio e carbono (O/C) é maior na 
fração ácidos fúlvicos do que na fração ácidos húmicos, sendo, portanto, 
os primeiros mais oxidados que os segundos. 
 
As substancias húmicas são consideradas as representantes da 
fração mais estável da matéria orgânica do solo. Esta estabilidade é 
atribuída a heterogeneidade de sua estrutura química, bem como, à sua 
inacessibilidade dentro do agregado dos solos e às interações com cátions 
metálicos e minerais de argila. 
 
Emmuitos solos tropicais, os ácidos fúlvicos parecem ser o principal 
componente das substâncias húmicas e, por isso, deve exercer um papel 
importante na ciclagem de nutrientes, agregação do solo e pedogênese. 
 
Acredita-se que uma pequena porção de microorganismo no solo 
sobrevive utilizando substâncias húmicas como fonte de C e nutrientes, 
supridas de uma forma constante em pequenas quantidades. 
 
As substâncias húmicas são os constituintes orgânicos mais bem 
distribuídos na Terra. Ocorrem não somente no solo, mas nas águas 
naturais, no esgoto, nas pilhas de compostos, sedimentos marinhos e 
lacustres, turfas, depósitos de carvão e outros. 
 
 No solo estas substâncias são eletroquimicamente importantes devido 
as suas propriedades como trocadores de íons. 
 
 A geração de carga na superfície dos colóides orgânicos é função 
exclusiva do pH do meio onde se encontram esses materiais, ou seja, toda 
a carga da matéria orgânica é dependente de pH. 
 
Alterando o pH do solo, as cargas da superfície dos colóides alteram-
se, podendo gerar resíduo negativo ou positivo, dependendo da relação 
entre o pH do meio e o ponto de carga zero (PCZ) dos compostos: 
 
• Geração de cargas positivas a partir de radicais carboxílicos 
em meio ácido: 
 
 
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-COOH + H+ -COOH+ 
 
 
• Geração de cargas positivas a partir de radicais carboxílicos 
em meio básico: 
 
-COOH + OH- -COO- +H2O 
 
Outra propriedade importante das substâncias húmicas é a sua 
capacidade de tamponamento em larga faixa de pH, o que é considerável 
importância prática, uma vez que as plantas cresçam melhor dentro de 
faixas estreitas de pH. 
 
A quantidade e o tipo de grupos funcionais da matéria orgânica do 
solo, bem como a interação entre eles determina o poder tampão do solo, 
ou seja, a sua capacidade de resistência a alterações de pH pela adição de 
ácido ou base. 
 
8. Dinâmica da matéria orgânica 
 
Os processos de transformação dos resíduos de plantas e animais 
(precursores da matéria orgânica) adicionados ao solo até a formação do 
húmus e, também, os processos de mineralização e imobilização, estão 
muito relacionados com a disponibilidade e qualidade dos materiais, ou 
seja, a sua composição. 
 
Os componentes solúveis tornam-se rapidamente disponíveis como 
fonte de energia para os organismos do solo e as hemiceluloses são 
convertidas em massa microbiana. 
 
Os componentes de resistência tais como a lignina, podem resistir ao 
solo por longo tempo, em especial, nos solos alagados. 
 
Grande parte dos resíduos vegetais perde C na forma de CO2, antes 
mesmo que ocorra a interação com o solo, o que reduz bastante o tempo 
de residência dos compostos no sistema. 
 
Partes da matéria orgânica do solo podem ser mineralizadas 
rapidamente e outras, provavelmente associadas a nutriente, podem 
demorar até 1000 anos ou mais para a sua reciclagem. 
 
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Isso evidencia que algumas substâncias ou grupo de substâncias 
apresentam comportamentos diferenciados quanto ao potencial de 
mineralização dentro da matéria orgânica do solo. 
 
Assim, ao invés de considerá-la apenas sob os aspectos químicos e 
funcionais, como os ácidos fúlvicos, húmicos e humina, a matéria orgânica 
do solo pode ser também alocada em compartimentos. 
 
Tentativas têm sido apresentadas com objetivo de associar a 
existência dos componentes da matéria orgânica do solo com suas funções 
e atividades. 
 
A compartimentalização da matéria orgânica do solo em reservatórios 
discretos e bem definidos é uma dessas possibilidades, porém não 
corresponde à situação real, pois as divisões são artificiais, enquanto o 
sistema natural funciona como um conjunto. 
 
Conceitualmente, a compartimentalização tem vantagens, de 
aspectos práticos, os quais facilitam a aplicação de modelos matemáticos 
ao estudo da MO. 
 
Realiza-se com o intuito de entender melhor os efeitos das alterações 
internas e externas (manejo de solo, por exemplo) sobre a dinâmica do 
carbono no sistema. 
 
Vários modelos têm sido descritos. O mais simples estabelece a 
separação em duas categorias: disponível (lábil) e a estável. 
 
A fração disponível decompõe-se em questão de poucas semanas ou 
meses, enquanto a estável pode persistir no solo por alguns anos ou 
décadas. Esta fração é constituída pela serrapilheira já decomposta, da 
fração leve na biomassa e substâncias não húmicas que não estão ligadas 
aos constituintes minerais. 
 
A fração estável no solo inclui substâncias orgânicas e outras 
macromoléculas intrinsecamente resistentes ao ataque microbiano ou 
inacessíveis, sendo química e fisicamente protegidas, seja pela adsorção 
na superfície dos minerais, ou pela disposição dentro da estrutura da argila 
e dos agregados. 
 
 
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Destaca-se o modelo Century, que divide os reservatórios da 
seguinte forma: 
 
• Ativo: constituído pela biomassa microbiana, apresentando 
alta taxa de reciclagem; 
 
• Lento: composto de resíduos de serrapilheira > 0,25mm 
(mantém macrorgânica), que não flutuam em água, contendo 
fragmentos de material orgânico resistente (lignina), com 
taxa de reciclagem intermediária; 
 
• Passivo: corresponde aos constituintes da fração pesada 
(densidade maior que 1,6g.cm-3), que podem apresentar 
proteção física e/ou química, com a menor taxa de 
reciclagem da matéria orgânica do solo. 
 
A aplicação desses modelos pressupõe a utilização de alguns 
conceitos e métodos operacionais para a caracterização das frações: 
matéria orgânica do solo, biomassa microbiana, matéria macrorgânica e a 
fração pesada. Para cada uma dessas frações tem-se um conjunto de 
metodologias propostas e em desenvolvimento. 
 
 
9. Os reservatórios da matéria orgânica em solos tropicais 
 
Poucos estudos têm sido dirigidos para medir o efeito do clima na 
distribuição de nutrientes entre os reservatórios da matéria orgânica. 
 
As taxas de reciclagem dos reservatórios não protegidos (biomassa 
microbiana) e lábil são mais aceleradas em climas quentes e úmidos do 
que em regiões de climas frios e secos. 
 
Uma perspectiva de persistência da matéria orgânica do solo em 
solos de regiões tropicais e de regiões temperadas é mostrada na figura 4. 
A continuidade das condições de alta umidade e temperatura resulta em 
decomposição mais rápida e completa dos materiais orgânicos dos 
reservatórios não protegidos. 
 
 
 
 
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Figura 4. Influência da relação temperatura (T) e precipitação (P) sobre a 
acumulação de carbono orgânico do solo. 
 
Em solos tropicais, provavelmente o tamanho do reservatório 
protegido estruturalmente é relativamente menos sensível a umidade e 
temperatura, mas muito sensível à mineralogia e textura (está se falando 
de solos bastante intemperizados óxidos de Fe e Al). 
 
Taxas aceleradas de reciclagem da matéria orgânica do solo não 
protegida, nos trópicos úmidos, são de grande importância para o manejo 
do solo. 
 
A rápida liberação de nutrientes do reservatório da biomassa 
microbiana pode ocasionar grandes perdas de nutrientes, praticamente se 
a vegetação é removida. Além disso, a perturbação física pelo preparo 
intensivo libera alguma porção de nutrientes do reservatório protegido 
estruturalmente. 
 
A boa estrutura dos agregados dos solos das regiões úmidas sugere 
que o reservatório de carbono orgânico protegido estruturalmente, em 
condições naturais, é tão grande quanto nos solos de regiões temperadas. 
A remoção da proteção leva a perda de nutrientes bem mais rápida em 
solos tropicais. 
 
 
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O preparo do solo, de fato, resulta em liberação rápida de N, P, S e C 
orgânico em solos dos trópicos úmidos. 
 
 
10. O processo de decomposição 
 
A decomposição é o processo de transformação dos resíduos 
vegetais e animais, via atividade biológica (meso e micro fauna e flora), em 
compostos mais refinados com pouca ou nenhuma semelhança com os 
materiais que lhes deram origem. 
 
Os resíduos orgânicos, tão logo adicionados ao solo,são 
desintegrados por meios físicos e mecânicos pela ação dos componentes 
da macro e mesofauna e, a seguir, a microfauna completa este trabalho. 
 
Ocorrendo condições adequadas de pH, umidade e temperatura, os 
microrganismos iniciam o processo de decomposição, com rápida perda de 
substâncias prontamente disponíveis. 
 
Os resíduos orgânicos fornecem grandes quantidades de C e energia 
para os microrganismo, aumentando a atividade biológica e melhorando a 
ecologia do solo. 
 
A decomposição de resíduos de plantas e animais no solo constitui o 
processo biológico básico no qual o C é reciclado para a atmosfera como 
CO2, o N torna-se disponível como NH4+ e o NO3- e outros elementos 
associados, como o P, S e vários micronutrientes aparecem em formas 
assimiláveis pelas as plantas superiores. 
 
Nesse processo, parte do C (de 10 a 70% do C do substrato podem 
ser utilizados pelos microrganismos para síntese de célula) é incorporada 
ao tecido microbiano (biomassa do solo) e parte é convertida em húmus 
estável. Ao mesmo tempo parte do húmus nativo é mineralizada. 
 
O conteúdo total de matéria orgânica do solo, em conseqüência, é 
mantido em estado de equilíbrio, característico do solo e do sistema de 
manejo aplicado. 
 
 
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Grande parte dos constituintes dos resíduos vegetais pertence à 
categoria dos carboidratos, alguns com função estrutural e outros de 
reserva, sendo: 
• Celulose: 15 a 60% do peso seco; 
• Hemicelulose: 10 a 30% do peso seco; 
• Lignina: 5 a 30% do peso seco; 
• Proteína: 2 a 15% do peso seco;e 
• Substâncias solúveis (açúcares, aminoaçúcares, ácidos 
orgânicos e aminoácidos): 10% do peso seco. 
 
Os materiais solúveis são rapidamente removidos dos resíduos e 
facilmente utilizados pelos organismos do solo. 
 
No quadro 4 estão os principais grupos de componentes de resíduos 
de plantas, os grupos de enzimas envolvidos em suas transformações e os 
principais organismos que atuam no processo de decomposição. 
 
Quadro 4. Constituintes dos resíduos e seus agentes de degradação 
Constituintes Enzima Microrganismo (agentes de composição) 
Carboidratos 
 Amido Amilases Inúmeras bactérias e fungos. 
 Celulose Celulase Bactérias (Pseudomonas, 
Chromobacterium, Baci-llus,Clostridium, 
Streptomyces, Cytophaga); fungos 
(Trichoderma, Chaetomium e Penicillium) 
 Hemicelulose Pectinases Fungos e actinomicetos. 
 
Lignina ________ Fungos do mofo branco, mofo marrom, 
actnomicetos e algumas bactérias 
Compostos 
nitrogenados 
 
Enzimas 
proteolíticas 
 
Inúmeras bactérias (Streptomyces) e fungos 
(Penicillium) 
 
Parede celular Quitinase e 
glucanases 
Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus e 
Clostridium 
Fonte: Adaptado de Paul & Clark (1989), citado por Silva & Resck (1997). 
 
Fungos e bactérias do solo consomem ativamente proteínas, amido e 
celulose, produzindo NH3, H2O, CO2, ácidos orgânicos e outras 
substâncias parcialmente oxidadas. 
 
 18
Em seguida, produtos orgânicos intermediários e tecidos de 
biomassa recém-formados são atacados por grande variedade de 
microrganismo, produzindo nova biomassa e mais perda de C como o CO2. 
 
 O estágio final do processo é caracterizado por uma decomposição 
gradual das partes mais resistentes das plantas, tais como lignina, em que 
os mais importantes microrganismos são os actinomicetos e os fungos. 
 
A decomposição de plantas e animais, após a morte, não ocorre por 
completo até os produtos finais de mineralização, mas é acompanhada por 
nova formação de substâncias orgânicas, em muitos casos de natureza 
complexa (turfas, carvão mineral, óleo e substâncias húmicas do solo), 
possuindo maior resistência à decomposição do que a das substâncias 
originais. 
 
 Muitos estudos indicam que grande parte da matéria orgânica do solo 
adicionada ao solo pode mineralizar-se ao longo do ano e menos de 20 a 
30% transformam-se em substâncias húmicas. De 10 a 20% dos resíduos 
da parte aérea e 20 a 50% dos resíduos radiculares podem ser convertidos 
em húmus, sendo o restante transformado em CO2 . 
 
O total de CO2 produzido pela respiração da população heterotrófica 
do solo atinge 63,9 x 109 t.ano-1. A este total adiciona-se o CO2 produzido 
pelas raízes das plantas, ou seja, 71,5 x 109 t.ano-1. A quantidade total de 
CO2, de origem biológica, formada pelo solo atinge 13,5 x 1010 t.ano-1, o 
que, de modo geral, corresponde ao requerimento total de plantas 
terrestres na terra, cerca de 8 x 1010 t de CO2.ano-1 
 
Os processos de decomposição e formação de húmus (Figura 5) são 
complexos, compreendendo a participação de grande e diversificado grupo 
de microorganismos. De modo geral, esses processos são controlados 
pela biodiversidade das moléculas orgânicas sujeitas à catálise por 
enzimas, principalmente de origem microbiana. Fatores climáticos e 
edáficos atuam como controles imediatos sobre esses processos. 
 
 
 
 
 
 
 
 19
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Diagrama esquemático da decomposição da matéria orgânica e 
formação de substâncias húmicas. 
 
As taxas de decomposição dependem da qualidade do material dos 
resíduos incorporados e, também, de agentes modificadores que podem 
inibir ou acelerar a atividade dos microorganismos e/ou enzimas. 
 
Alguns fatores determinantes da qualidade do material em relação à 
decomposição são: concentração de lignina, N e fenólicos totais. A relação 
lignina/nitrogênio (L/N) geralmente correlaciona-se bem com as taxas de 
decomposição de materiais lenhosos e folhas. 
 
A lignina atua como agente protetor da celulose contra o ataque 
enzimático. Alguns materiais, como a parede celular de fungos é muito 
resistentes à decomposição e são muito importantes na formação do 
húmus. 
 
 20
Com o desenvolvimento do processo de decomposição os materiais 
mais recalcitrantes da estrutura das plantas e os produtos microbianos 
passam a constituir a maior parte da massa residual intacta. 
 
A acumulação da matéria orgânica do solo não é, portanto, 
simplesmente, uma função inversa da taxa de decomposição da 
serrapilheira, embora os dois processos estejam interligados pelos efeitos 
da qualidade do material. 
 
As condições edáficas podem agir de modo diferenciado aos dois 
processos. Em condições inundadas, que inibem a decomposição, inibem 
também a formação de matéria orgânica do solo, favorecendo o acúmulo 
de materiais parcialmente decompostos. Ao contrário, a alta estabilização 
do C, a partir de fontes de rápida decomposição, pode ocorrer em argilas. 
 
A decomposição e formação da matéria orgânica do solo e sua 
transformação em húmus compreendem dois processos fundamentais. 
 
• Mineralização: conversão de um elemento das formas 
orgânicas para a inorgânica: Celulose, hemicelulose e 
proteínas são bastante susceptíveis à decomposição 
microbiológica, sendo rapidamente utilizadas pela 
população microbiana. Uma parte é decomposta em CO2, 
H2O e NH3, etc. e a outra é incorporada à massa 
microbiana para formar o protoplasma e produtos 
metabólicos, alguns de estrutura altamente aromática 
(este é o caminho para formação do húmus). A 
mineralização bruta pode ser entendida como a 
transformação total obtida, e a mineralização líquida é a 
diferença entre a mineralização bruta e a quantidade 
incorporada na biomassa dos microrganismos. 
 
• Imobilização: é a conversão de um elemento de formas 
inorgânicas em orgânicas, via absorção pelos 
microrganismos e plantas, seguida da incorporação na 
biomassa. 
 
Em algumas situações o processo de decomposição dentro do solo 
pode inibir o crescimento de plantas devido à alta relação C/N dos 
 
 21
materiais, o que requererá a imobilização do N do solo, causando a 
redução de sua disponibilidade para as plantas. 
 
Neste caso, recomenda-se a aplicação de fertilizante mineral 
nitrogenado para ajustar a relação C/N. 
 
A decomposição da matéria orgânica do solo parece ser função de 
muitos fatores envolvendo sua quantidade no solo e o nível de atividade 
microbiano.Ambos podem ser afetados por fatores edáficos: textura, 
estrutura, capacidade de retenção e armazenamento de água, relação 
C/N/P/S, pH, potencial redox e nível de saturação por bases; climáticos: 
precipitação, temperatura do ar e do solo, umidade relativa, insolação e 
ventos; e antrópicos: manejo do solo, sistemas de cultivo e outros. 
 
11. A liberação de nutrientes pela biomassa vegetal 
 
Esta é uma das mais importantes contribuições (e também mais 
estudada) para a fertilidade do solo que é a capacidade da MO suprir 
nutrientes para as plantas, participando do processo de reciclagem de 
nutrientes no sistema solo-planta. 
 
 A biomassa vegetal (parte aérea mais raízes) produzida por uma 
cultura (ou comunidade natural), ao final do seu ciclo, pode devolver ao 
solo parte do C-CO2 assimilado pelo processo fotossintético, parte do N 
assimilado simbioticamente e todos os nutrientes absorvidos pelas raízes. 
 
Esta contribuição pode levar a considerável economia de fertilizante, 
sobretudo daqueles nutrientes que se acumulam nas partes vegetativas e 
não são removidos do sistema. 
 
A reciclagem dos nutrientes inicia-se pela decomposição da 
biomassa de raízes e parte aérea. A liberação dos nutrientes, a partir dos 
resíduos vegetais depende da relação C/N: 
• Materiais com alta relação C/N, como a palha de milho 
C/N = 64, sofrem decomposição mais lenta, produzindo 
coberturas mais permanentes no solo. 
 
 
 
 
 22
• Materiais com baixa relação C/N, como a palha de soja 
C/N =15, decompõem-se mais rapidamente, liberando 
nutrientes, mas produzindo coberturas menos estáveis e 
pouco permanentes no solo. 
 
Além da relação C/N, a liberação de nutrientes depende também da 
sua função na planta e de fatores climáticos (temperatura e umidade) que 
controlam a taxa de decomposição. 
 
Nutrientes que não fazem parte de compostos estruturais (por ex. o 
K) são prontamente liberados pelo processo de decomposição da 
biomassa, enquanto aquelas que fazem parte de estruturas têm liberação 
mais lenta (Ca, Mg, C, P, S e N). De modo geral, os nutrientes catiônicos 
são liberados com maior rapidez. 
 
Em algumas situações a acumulação de certos nutrientes ocorre 
preferencialmente nos grãos, enquanto que outros na parte vegetativa 
(colmos e folhas). Dados apresentados por Otutumi (2003) podem ser 
usados como exemplos para avaliar a exportação de nutrientes por 
diferentes culturas em sistemas agroecológicos desenvolvidos por 
agricultores familiares no município de Tauá-CE 
 
É importante ressaltar que, em sistemas naturais, os processos de 
liberação dos nutrientes da serrapilheira e de absorção destes pelas 
plantas, ocorrem em perfeita sincronia, resultando em alta eficiência de 
uso, o que explica a sobrevivência e o equilíbrio desses ecossistemas por 
tão longo tempo sem qualquer adição de fertilizantes. É o caso da floresta 
amazônica. 
 
Nos agroecossistemas, esses processos são comumente separados 
no tempo, resultando em baixa eficiência de uso. Esse é o caso do N, em 
que são perdidas quantidades excessivas por lixiviação, desnitrificação e 
volatilização em forma de amônia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 23
Quadro 5. Teores de nutrientes em partes da planta das culturas 
pertencentes ao consórcio agroecológico do agricultor familiar 
José Eduardo (AFJE) no ano de 2001 no município de Tauá –
CE 
Agricultor Familiar José Eduardo (AFJE) 
 MS K Ca Mg P C H N 
 
Consórcio
/ 
Culturas 
 -------------------------------------------------Kg/ha--------------------------------------------- 
Raiz (R) 818,00 13,46 4,62 1,78 0,94 312,93 39,7404 0,34 
Caule (C) 1623,13 56,66 14,86 4,27 1,67 584,44 70,47 1,17 
Folhas (F) 590,63 13,80 14,83 2,07 1,59 217,74 29,01 0,25 
Ramos (Ra) 1216,27 41,54 11,31 3,12 1,19 --- --- --- 
Casca (Ca) 1302,83 41,13 15,21 4,59 3,05 --- --- --- 
 
 
 
Gergelim 
Semente (S) 91* 1,05 1,07 0,26 0,75 47,90 6,77 3,39 
 Balanço parcial 1 165,54 59,75 15,57 7,70 1067,21 132,45 -1,62 
Folhas (F) 1168,93 36,46 66,01 7,73 3,23 535,13 68,55 30,37 
Ramos (Ra) 807,27 59,99 7,55 2,46 2,10 --- --- --- 
Caule (C) 548,03 26,13 6,33 3,28 1,14 357,80 46,34 11,15 
Raiz (R) 281,40 7,06 2,89 1,02 0,65 137,57 18,51 3,43 
Casca (Ca) 432,33 10,13 2,57 1,77 0,86 --- --- --- 
 
 
 
Feijão 
Grão (Gr) 106,00 * 0,00 0,16 0,24 0,88 46,47 6,51 3,70 
 Balanço parcial 2 119,51 80,05 12,48 5,39 984,03 126,89 41,25 
Ramos 1200,57 18,91 13,20 2,14 3,19 --- --- --- 
Folhas 1811,87 29,87 25,63 5,09 4,76 1165,86 151,96 75,51 
Caule 1139,47 14,66 6,69 1,56 2,50 555,51 76,30 14,60 
Raiz 1060,87 12,30 4,70 1,46 2,47 527,24 72,09 13,47 
Vagem 153,20 3,45 0,95 0,32 0,44 --- --- --- 
 
 
 
Guandu 
Grão 18,00 * 0,43 0,03 0,02 0,07 7,88 1,13 0,44 
 Balanço parcial 
3 79,62 51,21 10,59 13,42 2256,50 301,47 104,02 
Balanço total de nutrientes na 
área 
 364,66 191,02 38,64 26,51 4307,73 560,80 143,64 
 
 
12. Efeitos do manejo do solo na dinâmica da matéria orgânica 
 
O equilíbrio da matéria orgânica do solo é muito influenciado pelo 
manejo, imprimindo alterações nas diversas formas e reservatórios do C 
orgânico e na população microbiana. 
 
A população, a diversidade das espécies e a atividade da fauna do 
solo são influenciadas pelas práticas agrícolas. As práticas que influenciam 
de forma negativa a fauna incluem desarmamento, aração, monocultura, 
uso indiscriminado de agrotóxicos e o fogo. As práticas que favorecem são 
a cobertura morta, plantio direto, culturas de proteção, sistemas 
agroflorestais, etc. 
 
 24
Os dados de Lima (2001) mostram a influência do tipo de manejo 
sobre a macro e mesofauna do solo em sistemas agrícolas convencionais 
e alternativos, desenvolvidos por agricultores no município de Tauá-CE. 
Não só quanto ao número de indivíduos, mas também quanto ao número 
de famílias, é possível perceber que sistemas de cultivo múltiplo 
proporcionam condições para uma maior diversidade biológica nestes 
sistemas (Figura 6) 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Densidades de macro e mesofauna do solo, em amostras 
coletadas nas profundidades de 0-10 cm, 10-20 cm e 20-30 cm, 
em áreas com cultivo de algodão orgânico e convencional, por 
agricultores no município de Tauá–CE (abril de 2000). 
 
 
O fogo afeta a microflora do solo nos dois primeiros centímetros do 
solo. Quantitativamente a microflora reduz-se sobremaneira em parcelas 
queimadas. A recuperação da densidade da população fúngica pode atingir 
seu nível original um mês após a queima enquanto bactérias e 
actinomicetos podem durar 20 dias. Os teores de matéria orgânica do solo, 
NO3-N, e P disponíveis decrescem, enquanto NH4-N aumenta rapidamente 
após a queima. 
 
O preparo convencional (PC) do solo (1 aração + 1 gradagem) 
provoca a destruição da estrutura de agregados, modificando a dinâmica 
da matéria orgânica do solo, o que se reflete na alteração do seu conteúdo 
total e de seus constituintes. O cultivo mínimo (CM) e o plantio direto (PD) 
mantêm a estrutura dos agregados, permitindo maior conservação e, até 
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Áreas
N
úm
er
o 
de
 in
di
ví
du
os
 p
or
 m
3
0 a 10
10 a 20
20 a 30
 
 
 cm 
 
 cm 
 
 
 cm 
 
 25
mesmo, incremento do teor de matéria orgânica do solo e de seus 
constituintes. 
 
Os teores de C e N foram significativamente maiores em sistemas de 
PD comparativamente ao PC, o que pode ser conseqüência da maior 
quantidade de matéria orgânica mineralizada nas condições do PD em 
relação ao PC. 
 
Amostras de solo sob PD mostraram-se enriquecidas em alguns 
componentes da matéria orgânica como carboidratos, os aminoácidos e os 
compostos alifáticos (parafinas) e empobrecidas em C aromático, quando 
comparadas a amostras sob PC. Os carboidratos hidrolisáveis em ácido e 
os extraídos em água quente foram, em média, 40% maior em solo sob PD 
do que sob PC. 
 
 Nos cerrados, em sistemas monocultivos e de rotação milho e soja, 
com cinco métodos de preparo, a fração ácidos húmicos foi pouco alterada 
pelosistema de manejo, enquanto a fração ácidos fúlvicos foi bastante 
afetada pelas técnicas de cultivo, as quais produziram intensa 
mineralização da matéria orgânica. 
 
Os fluxos de C e N no solo variam de acordo com a espécie cultivada 
e afetam a produtividade das culturas. Avaliações em áreas de cultivo 
anual de sorgo granífero e pastagem permanente (Panicum maximum), em 
solos da Austrália, mostraram que o sistema sorgo, embora + produtivo, 
continha 18% menos N e 29% menos C. A reciclagem de N foi cerca de 
sete vezes mais rápida no sistema sorgo do que na pastagem. 
A qualidade da matéria orgânica do solo está bem relacionada ao tipo 
da cultura predominante no sistema de cultivo. 
 
Em um Argissolo Vermelho-Escuro no RS, a lignina da fração leve 
apresentou teores muito mais elevados em sistemas com predominância 
de leguminosas do que naquelas em que predominavam as gramíneas. 
Nestes sistemas (gramíneas) foram verificados teores mais elevados dos 
carboidratos estruturais, celuloses e hemicelulose. A razão fração ácidos 
húmicos/fração ácidos fúlvicos foi significativamente alta em sistemas de 
cultivos que envolvem adições de palha de trigo e arroz. 
 
 
 26
A textura do solo afeta a dinâmica da matéria orgânica do solo, 
produzindo efeitos no conteúdo total de C e nas taxas de mineralização de 
C e N. 
 
Em solos de cerrados do oeste baiano cultivados por cinco anos, 
estudaram o conteúdo de carbono orgânico em áreas cultivadas com soja 
em monocultura e preparo de grade pesada, por cinco anos, em três solos 
(Neossolo Quartzarênico, Latossolo Vermelho-Amarelo textura média e 
Latossolo Vermelho-Amarelo textura argilosa). A taxa de decréscimo de 
carbono orgânico (% ano-1) foi igual para os três solos. Entretanto, a perda 
foi mais intensa no Neossolo Quartzarênico, que registrou uma perda de 
61% do conteúdo original de matéria orgânica do solo, enquanto que no 
Latossolo Vermelho-Amarelo textura argilosa essa perda foi de 29%. 
 
As relações entre matéria orgânica do solo e a estabilidade de 
agregados têm sido bastante estudadas, sobretudo, em solos de regiões 
temperadas. 
 
O efeito da matéria orgânica do solo na agregação depende muito do 
sistema de manejo praticado. Em pastagens, os teores de carbono 
orgânico nas frações areia e silte foram 61% e 15% maiores, 
respectivamente, na área de pasto nativo do que sob cultivo de milho 
continuo por cinco anos. 
 
A estabilidade em água de agregados > 1 mm foi 34% maior em 
solos com pastagem do que com milho. O aumento na estabilidade de 
agregados durante um período curto de pastagem é devido, 
principalmente, á produção de carboidratos ligantes produzidos pela 
grande biomassa microbiana presente na rizosfera da pastagem, quando a 
pastagem é arada, a biomassa microbiana decresce lentamente. 
 
A presença e atividade da matéria orgânica do solo têm sido 
associadas com alterações nas propriedades físicas (porosidade, retenção 
de água e estabilidade estrutural), químicas (pH, CTC, teores de N, P,S e 
micronutrientes), e biológicas (biomassa microbiana, consumo de O2) do 
solo. 
 
Áreas trabalhadas por 12 e 50 anos com cana de açúcar, verificou-se 
decréscimos de 37 e 44% da matéria orgânica do solo na camada de 0-
20cm. 
 
 27
Em sistemas de cultivo com preparo de solo diferenciado e com 
variação de umidade, maior número de bactérias, consumo de O2 e 
mineralização de N foram encontrados nas condições de preparo reduzido 
de solo em relação àquelas com preparo de solo de alta intensidade de 
movimentação, diferenças estas atribuídas aos teores + elevados de 
matéria orgânica do solo e N total nos sistemas com preparo reduzido. 
 
 
13. Referências Bibliográficas 
 
SILVA, J.E. & RESCK, D.V.S. Matéria orgânica do solo. In: VARGAS, 
M.A.T. & HUNGRIA, M. eds. Biologia dos solos de cerrados. Planaltina, 
EMBRAPA-CPAC, 1997. 467-524p. 
 
LIMA, H.V. Influência dos sistemas de cultivo orgânico e convencional de 
algodão sobre a qualidade do solo no município de Tauá-CE. Fortaleza, 
UFC, 2001. (Dissertação de Mestrado). 
 
OTUTUMI, A.T. Qualidade do solo em sistemas de cultivo agroecológico no 
município de Tauá - CE. 2003. Fortaleza, UFC, 2001. (Dissertação de 
Mestrado).