Matéria Orgânica do Solo Eliane de Oliveira COMPONENTES DO SOLO: Matéria orgânica Coloides Orgânicos: humus Material Orgânico Constituído por compostos orgânicos, podendo comportar proporções variáveis de material mineral. Material do Solo é Orgânico = teor C ≥ 80 g.kg-1 Material Orgânico: - Fíbrico - pouco decomposto, > macroporosidade; Água (850 a 3000% do peso seco) - Hêmico - retém 450 a 850% do peso seco - Sáprico – bem decomposto, > microporosidade, retém água com > intensidade Matéria Orgânica do Solo (MOS) Todo material orgânico de origem biológica, vivo ou morto que passa em peneira com malha de 2 mm. • Elevada Reatividade (Humus) LITEIRA – excluída porque é considerado material orgânico ainda não decomposto sobre a superfície do solo, não faz parte da MOS. Biomassa Biomassa Microbiana Biomassa: Parte viva da matéria orgânica do solo, composta por todos os organismos menores que 5.10-3 mm3 – Fungos, bactérias, actinobacterias, leveduras e microfauna (protozoários) - Cerca de 98% do C-orgânico do solo é matéria orgânica morta - 2 - 4% do C-orgânico do solo é composto pela fração viva. 9 Biomassa: (larvas, vermes, bactérias, fungos) Bactérias – 109 g-1 Actinomecetos – 108 g-1 Fungos – 107 g-1 ou 60-80% da massa da biomassa Algas – 104 a 3 x 106 g-1 Protozoários – 106 g-1 Nematóides – 50 g-1 ou mais. Porção não viva (organismos vegetais e animais em vários graus de decomposição + produtos dessa decomposição) Características da Biomassa Microbiana • Catalisa as transformações bioquímicas, representando fonte e dreno de C e troca de nutrientes entre a atmosfera e o ecossistema solo- planta; • Destino inicial do C em transformação; • Principal fonte de enzimas do solo; Atividade: - Fungos = Tempo de geração = 4 a 8 horas (2-10% atividade) - Bactérias = Tempo de geração = 0,5 hora (15-30% atividade) - Microfauna = Tempo de geração = 2 a 4 horas (pouco conhecida) • Os valores de biomassa variam muito com o tipo de solo, vegetação e clima 11 Origem da MOS • Decomposição biológica e química de resíduos orgânicos, podendo ser observado dois componentes: a) Matéria orgânica em estágio inicial de decomposição onde morfologia do material de origem é ainda identificada. a) Material em fase avançada de decomposição (humus). COMPONENTES DO SOLO : Matéria orgânica A manta morta transforma-se ao longo do tempo em húmus Composição Química de Matéria Orgânica do Solo Mineralização - processo que conduz à desorganização e transformação da estrutura dos resíduos orgânicos em compostos simples, solúveis ou gasosos (Ca2+, K+, NH4 +, PO4 2-,NO3 -, CO2, H2O). Humificação - processo que conduz à formação de complexos coloidais estáveis e resistentes à decomposição (húmus) Mineralização da Matéria Orgânica - Processo envolvido na transformação de substâncias orgânicas de baixo peso molecular em formas inorgânicas. - Última etapa da transformação dos materiais orgânicos no solo a qual ocorre simultaneamente com a imobilização de nutrientes minerais para atender a demanda nutricional da microbiota decompositora - Substratos pobres adicionados ao solo apresentam relação C:N > 30:1 e, por isso, há um déficit acentuado de N. Alternativas para Evitar Deficiências de N - Incorporar os resíduos com alta relação C:N, no mínimo 60 dias antes do plantio; - Adicionar fertilizantes nitrogenados sempre que os resíduos de alta relação C:N forem incorporados ao solo destinados ao plantio imediato; - Manutenção dos restos culturais na superfície do solo - Fazer a compostagem do material antes de sua aplicação, reduzindo a relação C:N. 18 Mineralização da Matéria Orgânica • Atividade Decompositora no Solo 96% respiração total do solo 20 Compartimentos Físicos • Matéria Orgânica Particulada (MOP) – pode representar de 15 a 40% do estoque de C orgânico total (COT) do solo, podendo chegar a 10% quando solo é cultivado. • Matéria Orgânica Associada aos Minerais (MOAM) – formada por substâncias húmicas que interagem com minerais do solo formando complexos organominerais. • Matéria Orgânica Dissolvida (MOD) – fração orgânica solúvel do solo, compreende desde ácidos simples e polissacarídeos a substâncias húmicas complexas. Elevada reatividade com íons e moléculas do meio, podendo reduzir efeitos tóxicos de xenobioticos e metais pesados. Fração Orgânica solúvel que passa em membrana com malha de 45 µm. Compartimentos Químicos • Biomoléculas – ácidos orgânicos, açúcares, gorduras, proteínas, celulose, lignina (material pouco degradado) • Substâncias Húmicas – Mistura de substâncias, sem fórmula molecular definida, contendo os principais grupos funcionais do C e comportamento como compostos macromoleculares de peso molecular de 2kDa (Hayes & Clapp, 2001). • Carvão ou C pirogenético – material orgânico carbonizado, formado a partir da queima da vegetação, com estrutura molecular predominantemente aromática (até 35% do estoque total de C do solo). Biomoléculas Ligninas Importante na atividade dos processos bioquímicos responsáveis pela reciclagem de nutrientes e outros benefícios para a ecologia do solo. Taxa de Decomposição dos Resíduos Orgânicos Depositados no Solo Moreira & Siqueira, 2006 24 Substratos primários reciclagem 25 - Considerado um estado indefinido da matéria orgânica do solo - Formado por moléculas recalcitrantes de origem vegetal e microbiana - Rico em compostos fenólicos - Grande estabilidade química - Sub-produto da decomposição dos resíduos orgânicos - Efeitos do húmus no solo: -Aumenta a retenção de água -Aumenta a reserva de nutrientes -Aumenta a CTC -Reduz a erosão -Efeitos fisiológicos sobre plantas -Quelantes de metais e poluentes 26 Substâncias Húmicas Substâncias Húmicas Grupo Funcional Fórmula Estrutural Carboxila R-COOH Enol R-CH CH-OH OH fenólica Ar-OH Quinona Ar O OH-alcoólico R-CH2-OH Éter R-CH2-O-CH2-R Cetona R-C O(-R) Aldeído R-CH O Éster R-C O(-OR) Amina R-CH2-NH2 Amida R-C O(-NH-R) Alquila -CH , -CH2-, -CH3 O-alquila R-CH2-O-R Principais grupos funcionais da matéria orgânica do solo. Fracionamento Químico e Frações Químicas • Baseia-se na solubilidade em determinado meio aquoso. Em função do pH são separadas três frações: • Ácido Húmico (AH) • Ácido Fúlvico (AF) • Huminas (HU) Critério Químico Matéria Orgânica = = Material não decomposto + Material em transformação + Húmus (ácidos húmicos e fúlvicos e huminas) Características do húmus Cor escura, amorfo, poroso Estrutura química complexa (ácidos húmicos 28-60%, fúlvicos 20- 40% e huminas 20-32%) Baixa densidade 1,1 Elevado poder de retenção de água (2-4x o seu peso) Retém bases (K, Na, Ca, Mg); fonte de elementos nutritivos (N, S, P) Natureza coloidal (Ø µ), carga elétrica negativa, dependente do pH Superfície específica elevada; Elevada CTC (> 300 meq/100g) e elevado poder tamponizante Formação de complexos argilo-húmicos e organo- metálicos (quelatização) Favorece a agregação (coesão) do solo PROPRIEDADES DO SOLO: retenção e troca iônica CTC (cmolc/kg) ----------------------------------------------------------------