Matéria Orgânica do Solo

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Matéria Orgânica do Solo
Profa: Giselle Fracetto
Aula 5
SOLO
Receptáculo final dos resíduos orgânicos de 
origem vegetal, animal e dos produtos das 
suas transformações.
Tipo de vegetação e as condições 
ambientais: quantidade e qualidade do 
material que cai no solo.
Matéria Orgânica do Solo
Todo material de origem vegetal ou animal que se
encontre no solo independentemente de seu estado
de decomposição.
Fornecedores de Matéria Orgânica ao Solo
 Plantas: resíduos vegetais em diferentes estágios
de decomposição;
 Resíduos animais: biomassa microbiana e de
outros animais;
 Resíduos sólidos: lodo de esgoto;
 Lixo urbano.
Matéria Orgânica do Solo
Atividade decompositora: organismos microscópicos
(consumidores primários), com elevada atividade
respiratória.
Respiração do solo
Atividade 
microbiana
Atividade dos 
invertebrados
Atividade 
das raízes
Degradação dos restos vegetais depositados
Degradação dos exsudados radiculares
Degradação da matéria orgânica do solo
Degradação do carbono adicionado
Degradação de organismos mortos
• Perda de carbono orgânico
• Reciclagem de nutrientes
• Respostas ao manejo (ações antrópicas)
• Qualidade biológica do solo
REPRESENTA
REFLETE
INDICA
Decomposição da Matéria Orgânica
 Micro-organismos: transformadores.
 Macro-organismos (invertebrados macroscópicos):
reguladores (engenheiros) do processo.
Grupo funcional Organismos Predadores/parasitas
Trituradores Coleópteros, ácaros, crustáceos, 
lepidópteros, formigas, miriápodes, 
quilópodos.
Aranhas, coleópteros, ácaros e 
outros predadores.
Trituradores / 
Decompositores
Colêmbolas, miriápodes, 
coleópteros, dípteros, ácaros,
minhocas, enquitrídeos, fungos, 
bactérias e actinomicetos.
Aranhas, coleópteros, ácaros e 
nematoides (predadores).
Decompositores / 
Trituradores
Fungos, bactérias, actinomicetos, 
colêmbolas, enquitrídeos, 
minhocas.
Nematoides, protozoários, ácaros 
e colêmbolas (micropredadores).
Apenas 
decompositores
Fungos, bactérias e actinomicetos Protozoários, nematoides, ácaros, 
colêmbolas, fungos e bactérias 
(micropredadores e parasitas)
Decomposição da Matéria Orgânica
Quebra do material orgânico particulado, na forma de
polímeros, em materiais solúveis que são absorvidos pelas
células microbianas.
Fases da decomposição
1) Redução do tamanho das partículas: fauna do solo promove
a fragmentação.
2) Ataque microbiano inicial: substâncias mais facilmente
decompostas formando biomassa e liberando NH3, H2S, CO2 e
ácidos orgânicos.
3) Ataque microbiano intermediário: subprodutos orgânicos e
micro-organismos são atacados por outros micro-organismos,
produzindo nova biomassa, com acentuada perda de C-CO2.
4) Ataque final: decomposição gradual dos componentes mais
resistentes (lignina) por actinomicetos e fungos especialistas.
Decomposição da Matéria Orgânica
Decomposição do material prontamente decomponível
Decomposição da celulose e outros carboidratos. Início mineralização da biomassa.
Decomposição da celulose e biomassa. Ataque a lignina.
Estágio sucessivo: biomassa diminui e acumula húmus.
Decomposição da Matéria Orgânica
 Macromoléculas são atacadas pelas enzimas
extracelulares de origem microbiana;
 Os monômeros e oligômeros são consumidos e
transformados em biomassa, CO2 e energia;
 Produção de novas moléculas, como proteínas,
polissacarídeos, ácidos nucleicos, quitina, etc.
 Restos celulares e metabólitos microbianos
acumulam-se no solo como húmus.
Decomposição da Matéria Orgânica
Condições aeróbias
R (C, 4H) + 2O2 CO2 + 2H2O + energia
oxidação
enzimática
478 kJ mol-1C
Condições ideais aos processos de oxidação
Decomposição da Matéria Orgânica
Enzimas
Grupo especial de proteínas que apresenta alta
especificidade funcional
Principais enzimas envolvidas com a degradação da MOS
Oxidoredutase
Transferase
Hidrolase
Categorias
Endocelulases
Abióticas (extracelulares)
Vida mais curta: mais vulneráveis a degradação nas superfícies dos coloides.
Decomposição da Matéria Orgânica
Características das Enzimas
a) Aumentam a velocidade das reações (em até 1020
vezes). Exemplo: Meia vida a 25°C
Ureia: 32 anos
Ureia + Urease: 10-4 segundos
b) Alta especificidade da reação
1 célula microbiana = + de 1000 enzimas
Decomposição da Matéria Orgânica
Principais ações enzimáticas dos micro-organismos
Decomposição da Matéria Orgânica
Características das Enzimas
c) Elevada eficiência catabólica
1 molécula de enzima 1 milhão de moléculas de substrato
d) Não são consumidas na reação
Substrato (S) + Enzima (E) SE E + produto 
transforma
Tempo: 1 minuto
Decomposição da Matéria Orgânica
Características das Enzimas
e) Sujeitas a processos de ativação, inibição e
desnaturação química
Decomposição da Matéria Orgânica
Condições anaeróbicas
Oxidação parcial dos compostos orgânicos
4C2H5COOH + 2H2O 4CH3COOH + CO2 + 3CH4
bactérias
metanogênicaspropionato acetato
CH3COOH CO2 + CH4
bactérias
metanogênicas
acetato
CO2 + 4H2 2H2O + CH4
bactérias
metanogênicas
Degradabilidade dos constituintes
dos resíduos orgânicos
 Composição qualitativa;
 Variam em função da sua assimilabilidade pelos
micro-organismos e sua persistência no solo.
Estrutura química das moléculas, bioquímica 
e capacidade degradadora.
Degradabilidade dos constituintes dos 
resíduos orgânicos
1) Celulose
 Polissacarídeo de maior ocorrência natural;
 Maior parte do CO2 fixados pelas plantas;
 Principal componente dos vegetais;
 Insolúvel em água;
 Decomposição por ação das enzimas celulases;
 Fungos: Trichoderma, Penicillium, Aspergillus, Fusarium
 Bactérias anaeróbias e aeróbias facultativas:
Acetovibrio, Bacteroides, Clostridium, Erwinia, etc.
 Bactérias aeróbias e anaeróbias facultativas: Bacillus
Arthrobacter,, Frankia, Pseudomonas, Serratia,
Staphylococcus, Streptomyces, Xanthomonas.
Degradabilidade dos constituintes dos 
resíduos orgânicos
2) Hemicelulose e Pectinas
 Hemicelulose é o segundo maior componente dos
vegetais. Xilanas, mananas e galactanas;
 Polissacarídeo constituído por arranjos de pentoses
hexoses e ácidos urônicos;
 Enzimas produzidas por fungos iniciam o ataque.
Bacillus são especialistas na degradação de xilanas.
 Pectina componente da parede celular das plantas,
associada a hemicelulose nos tecidos vegetais.
 Pectinases: Erwinia, Clostridium, Pseudomonas e
Bacillus.
Degradabilidade dos constituintes dos 
resíduos orgânicos
3) Lignina
 Responsável por 25 % da fitomassa seca produzida
anualmente na biosfera.
 Recalcitrante: alto peso molecular, estrutura química
tridimensional, alta estabilidade.
 Lacases e peroxidases: Basidiomicetos (Agaricales)
e alguns Ascomicetos.
 Umidade (60 e 100%), temperatura (25 a 30°C),
relação C:N (25:1) e pH ácido.
 Importantes componentes precursores das
substâncias húmicas.
Degradabilidade dos constituintes dos 
resíduos orgânicos
Degradabilidade dos constituintes dos 
resíduos orgânicos
4) Outros componentes dos materiais orgânicos
 Amido actinomicetos que produzem ácidos
orgânicos, CO2 e dextrinas.
 Lipídios: cutina atacada por leveduras e bactérias
(Azotobacter e Streptomyces) e fungos (Penicillium
spinulosum).
 Quitinas: quitinase e gliconase.
 Proteínas: componentes dos seres vivos com maior
teor de N. Exoenzimas proteolíticas. Combinações
aumentam a resistência à decomposição.
Fatores que influenciam a decomposição
1) Umidade
 Adequada: 60-70% da capacidade de campo.
 Umidade elevada Reduz [O2] < mineralização.
Efeitosda umidade sobre a mineralização do nitrogênio no solo (Jenkinson, 1981)
Fatores que influenciam a decomposição
2) Oxigênio
Efeito do oxigênio no crescimento do fungo Sclerotium rolfsii (Griffin & Nair, 1968)
Fatores que influenciam a decomposição
3) pH do solo
 Favor determinante da composição da microbiota e
da taxa de conversão do carbono;
 Em geral a decomposição é mais rápida em solos
neutros ou ligeiramente alcalinos;
 Calagem: acelera a decomposição da matéria
orgânica incorporada ao solo.
Fatores que influenciam a decomposição
3) pH do solo
Efeito do pH do solo na decomposição de pastagem em campo (Jenkinson, 1977)
Fatores que influenciam a decomposição
4) Relação C/N
Qualidade 
do substrato
Relação 
C:N C:P C:S
Imobilização (I) / 
Mineralização (M)
Disponibilidade de 
nutrientes
Pobre > 30 > 300 > 400 I > M Diminuída
Intermediário 20-30 200-300 200-400 I = M Não alterada
Rico < 20 < 200 < 200 I < M Aumentada
Fatores que influenciam a decomposição
Fatores que influenciam a decomposição
Fatores que influenciam a decomposição
Fatores que influenciam a decomposição
Fatores que influenciam a decomposição
5) Temperatura: 30 – 35°C
Evolução de CO2 de um solo siltoso subtropical (Bunt & Rovira, 1955)
Compostagem
Decomposição aeróbia e termofílica de resíduos
orgânicos por micro-organismos quimiorganotróficos.
 Micro-organismos: transformações da MO em
húmus. Mesófilos e termófilos.
 Umidade do solo: ótima em 50% (40 e 60%).
 Aeração: oxidação da massa em compostagem.
 Temperatura: no início passa de mesófila para
termófila, voltando a temperatura ambiente ao término
da compostagem.
 Relação C:N: 25:1 e 35:1. A relação decresce com o
tempo de compostagem, estabilizando em 8 a 12:1.
Compostagem
Compostagem
 Composto: cor escura, rico em húmus, 50 a 70% de
matéria orgânica.
 Relação C:N: índice empregado para avaliar o
estádio de maturação dos materiais em compostagem:
 C:N > 21: imaturos
 C:N entre 18 e 21: bioestabilizados
 C:N < 18: humificados (15 semana).
Matéria orgânica do solo e produtividade
MATÉRIA 
ORGÂNICA 
DO SOLO
QUÍMICAS Superfície específica
CTC e capacidade tampão
Complexação
Destoxificação
Agregação e estabilidade
Aeração e porosidade
Retenção de umidade
Fluxo hídrico e erosão
Energia metabólica
Estoque de nutrientes
Atividade biológica
Interações/equilíbrio
MICROBIOTA
DO SOLO
Adição de MO
Estimula
Processos benéficos Processos maléficos
- Maior atividade microbiana
- Maior mineralização (nutrientes)
- Produção de húmus
- Estabilidade biológica
- Maior agregação do solo
- Retenção de umidade
- Efeito no crescimento das plantas
- Maior imobilização de nutrientes
- Aumento de gases do efeito estufa
- Liberação de fatores tóxicos
- Estímulo de patógenos saprofíticos
- Possibilidade de causar anoxia temporária
-Antagonismo a simbiontes
- Eutrofização
Favorecer Prejudicar
 Diversidade, atividade e equilíbrio no solo
 Nutrição, sanidade e produção de plantas
 Qualidade ambiental (solo, água e ar)
Exercícios
X
Y
Z
Em qual camada você espera encontrar
maior relação C:N?
JUSTIFIQUE SUA RESPOSTA!!!