Aula MATÉRIA ORGÂNICA

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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. 
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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 
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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 
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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 
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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) 
----------------------------------------------------------------Vermiculite 100-150 
Montmorilonite 80-150 
Ilite 10-40 
Caulinite 3-15 
Óxidos-Hidróxidos Fe, Al 2-5 
Matéria orgânica 100-300 
 = peso molecular ion/valência ion = massa de 1 molc 
Troca iônica - processo reversível pelo qual ions retidos na superfície 
de uma fase sólida são, sem alteração sensível ou decomposição 
desta, permutados com quantidades equivalentes de ions em solução 
numa fase líquida 
 
Formação de complexos 
organo-metálicos 
(quelatização) 
Fonte das Cargas dos Coloides do Solo 
Carga Permanentes (originárias de substituição isomórfica) 
Substituição de um íon por outro num cristal, conservando a 
estrutura, devido a semelhança dos raios iônicos dos íons. 
 
 
Cargas pH-dependente (associadas com grupo –OH) 
- Dissociação de grupos OH nas arestas das argilas silicatadas 
- Dissociação dos grupos carboxílicos, álcoois (enólicos) e fenólicos da 
matéria orgânica. 
- Protonação 
Grupos carboxílico, alcoois e fenólico: 
 
- Carboxílico : R – COOH ⇔ R – COO- + H+ 
- Fenólico : O OH ⇔ O O- + H+ 
- Alcoois: R – OH ⇔ R – O- + H+ 
 
Substituição de Al+3 por Mg+2; de 
Si+4 por Al+3 
Grupo 
Carboxílico 
Grupo 
 Fenólico 
Grupo 
Alcool 
(enólico) 
Cargas Electronegativa, dependente pH 
 
- Dissociação do grupo OH( liberatação do H+) 
• grupos carboxílicos (COOH) : pH 4 - 7 
• grupos oxidrílicos (OH fenólicos e enólicos): pH > 6 
 
 
- 
Aumento do pH 
 
Formação de cargas negativas por aumento do pH, nos radicais 
carboxílicos (1) e fenólicos (2) da matéria orgânica 
PROPRIEDADES DO SOLO: Adsorção e troca iônica 
 Adsorção (retenção) de ions  complexo coloidal do solo 
 
Cargas negativas no solo (superam as cargas positivas) devido: 
• substituição isomórfica Minerais argilosos 
• dissociação do grupo OH Matéria orgânica (cargas dependentes pH) 
• protonação Óxidos-hidróxidos Fe, Al 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Formação de complexos argilo-húmicos 
 
Interações de moléculas de água com superfície de argilas, 
cátions e ânions no solo. 
 
Série preferencial de ligação do cations ao colóide : 
 H+ > Al3+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4
+ > Na+ 
 
aumenta : valência e diminuição do grau de hidratação 
do cation. 
Super-
ficie da 
Argila Solução do 
solo 
água 
K 
H 
Ca 
Mg 
Al 
SO4 
NO3
- 
Cl 
Argilas 
Silicatadas e 
sua 
interação 
com ions 
da soluçao 
do solo 
Micela 
de 
Argila 
Superfície 
Externa 
Dupla Camada Iônica 
ADSORÇÃO DE CÁTIONS 
E ANIONS 
 Hidroxila 
da 
superfície 
de 
caolinita 
ou gibsita 
Sítios de 
cargas 
negativas 
Sítios de 
cargas 
positivas 
Tipos de Adsorção 
• Íons metálicos podem formar dois tipos de 
complexos: 
• Complexos de Esfera Interna – 
- ligações covalentes entre as espécies e os átomos de 
superfície; 
• Complexos de Esfera Externa – 
- Moléculas de água separam o íon da superfície 
complexante 
- Forças eletrostáticas, moléculas de água rodeiam o 
íon. 
REAÇÕES DE TROCA 
CATIÔNICA 
Princípios das reações de troca catiônica 
Efeito aniônico ou ação de massa: 
- Uma reação poderá ser facilitada se os íons estão 
 reagindo na direção reversa a da troca iônica 
 
- Processos que podem acompanhar a troca iônica são: 
precipitação, volatilização, e forte associação com 
ânions 
 
Complementariedade de cátions: 
- No complexo catiônico a maior ou menor adsorção de 
 um íon depende dos íons adsorvidos e dos íons vizinhos. 
 
Adsorção de cátions: Ca2+ , Mg2+ , K+, H+, etc. e 
afinidade pela água: 
- grande superfície específica e a existência de 
cargas elétricas nesta superfície 
 
CTC = conjunto de cargas negativas 
SOMA DE BASES = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ 
 
 
 cmolc/kg de terra fina (meq/100g ) 
CTC = Capacidade de Troca Catiônica 
Cargas características dos Colóides. 
colloid type CTC 
pH dependent 
 % 
organic amorphous 200 90 
smectite 2:1 100 5 
vermicullite 2:1 150 5 
Fine micas 2:1 30 20 
chlorite 2:1:1 30 20 
kaolinite 1:1 8 95 
Gibbsite (Al) Non-silicate 4 100 
Geothite (Fe) Non-silicate 4 100 
Allophane Si 
Non-cystalline 
 30 90 
CARGAS NA NATUREZA: positiva e negativa 
Maioria dos solos – ELETRONEGATIVOS (-) > (+) 
FRAÇÃO ARGILA 
CARGAS POSITIVAS 
 
 As cargas positivas originam-se na 
matéria orgânica e nos óxidos e hidróxidos 
de Fe e Al, significativamente em condições 
de solos ácidos. 
 
CAPACIDADE DE TROCA DE ÂNIONS (CTA) 
 
Representa a capacidade do solo de reter ânions na 
fase sólida do solo em formas trocáveis. 
 
CAPACIDADE DE TROCA CATIONICA E ANIONICA 
 
CAPACIDADE DE TROCA DE CÁTIONS (CTC). 
A CTC representa a quantidade total de cargas negativas disponível 
para atração de íons de carga positiva (cátions). 
IMPORTÂNCIA E RELAÇÕES COM O SOLO E PLANTAS 
 
Determinação da CTC (fração mineral e orgânica): 
• reserva de nutrientes 
 
 plantas e microrganismos 
• retenção de nutrientes, não lixiviáveis 
CTC efetiva (t) – Quantidade de cargas negativas 
encontradas no pH original do solo. 
 
CTC a pH 7,0 (T) – Quantidade de cargas negativas 
encontradas no solo quando eleva-se o pH a 7,0. 
 
A CTC é expressa por cmolc dm
-3 ; mmolc dm
-3 
CARACTERÍSTICAS DA CTC 
 
- A CTC é reversível 
- A CTC é estequiométrica 
- A CTC é rápida 
 
 
A ordem em que os cátions são retidos na CTC é: 
Al3+ = H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ 
 
FATORES QUE AFETAM A CTC DO SOLO 
 
a) Tipo e quantidade de argila 
b) Matéria orgânica 
c) pH da solução do solo 
 
 
A análise do solo mostrou o seguinte resultado: 
K+ = 0,9 cmolc/dm
3 
Na+ = 0,1 cmolc/dm
3 
H+ = 1,2 cmolc/dm
3 
Ca++ = 3,1 cmolc/dm
3 
Mg++ = 1,1 cmolc/dm
3 
Al+++ = 0,2 cmolc/dm
3 
CTC = K + Na + H + Ca + Mg + Al 
CTC = 0,9 + 0,1 + 1,2 + 3,1 + 1,1 + 0,2 
CTC = 6,6 cmolc/dm
3 
Soma das bases (SB ou S). 
Quantidade das bases trocáveis (Ca2+ , Mg2+, K+ e Na+) do solo. 
SB = Ca + Mg + K + Na 
Saturação por bases (V) 
 Quantidade das bases trocáveis contidas na 
CTC potencial do solo. 
V % = (SB / CTC ) x 100 
CTC = K + Na + H + Ca + Mg + Al 
CTC = 0,9 + 0,1 + 1,2 + 3,1 + 1,1 + 0,2 
CTC = 6,6 cmolc/dm
3 
SB = K + Na + Ca + Mg 
SB = 0,9 + 0,1 + 3,1 + 1,1 
SB = 5,2 cmolc/dm
3 
V (%) = (SB/CTC) x 100 
V (%) = (5,2/6,6) x 100 
V (%) = 78,7 % 
Ex.: 
Acidez trocável (Al3+) 
 Representada principalmente pelo Al3+ 
trocável e em pequena proporção pelo H+. 
Acidez potencial (H +Al) 
 Acidez determinada a pH 7,0 e representa o H + Al. 
Saturação por alumínio (m) 
Quantidade da CTC efetiva ocupada pelo Al3+ trocável. 
 
(m%) = (Al3+ / CTCefetiva) x 100 
3) A análise de duas amostras de solo revelou os seguintes 
resultados: 
Solo a) Textura = 10 % de argila, 23 % de silte e 67 % de areia 
 K = 0,1 cmolc/dm
3; Ca = 0,9 cmolc/dm
3; 
 Mg = 0,3 cmolc/dm
3; H = 0,3 cmolc/dm
3; Al = 0,2 cmolc/dm
3 
Solo b) Textura = 42 % de argila, 33 % de silte e 25 % de areia 
 K = 0,8 cmolc/dm
3; Ca = 2,9 cmolc/dm
3; 
 Mg = 1,1 cmolc/dm
3; H = 0,4 cmolc/dm
3; Al = 0,1 cmolc/dm
3-Determine a CTC efetiva (t), a Soma das Base (S), a 
Saturação por Bases (V), a acidez trocável e potencial e a 
saturação por alumínio (m). 
- Quais as conclusões que podem ser tiradas e as 
recomendações técnicas para cada amostra. 
FATOR QUANTIDADE (Q) 
Refere-se a reserva do íon 
disponível na fase sólida do solo. 
FATOR INTENSIDADE (I) 
Refere-se a atividade do íon 
na solução do solo. 
Concentração ≠ Atividade 
FATOR CAPACIDADE (Q/I) 
Relação entre os fatores quantidade 
(Q) e intensidade (I), dada faixa de 
concentração do íon considerado.