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Prof. Isaac Lucena Fundação Universidade Federal de Rondônia - UNIR Curso de Agronomia A MATÉRIA ORGÂNICA (M.O) NA AGROECOLOGIA • Considerações gerais sobre a M.O. : - origem e a dinâmica; - características e propriedades; - Influências sobre algumas propriedades do solo e da planta. • A matéria orgânica do solo origina-se, em quase sua totalidade, de resíduos vegetais cuja composição média varia entre: - as diferentes espécies de vegetais e, - dentro da mesma espécie, com a idade e nutrição da planta. • Todavia, ocorre certa constância entre os componentes básicos das plantas, variando apenas o percentual destes componentes estruturais. Origem Matéria orgânica no solo • Os componentes dos vegetais são, comumente, divididos em seis grandes grupos (Waksman, 1952): • Os constituintes minerais usualmente encontrados nas cinzas variam de 1,0 a 12%. Natureza - composição Matéria orgânica no solo Dinâmica • As transformações pelas quais passa o carbono compreendem essencialmente duas fases: a) fase de fixação do gás carbônico b) fase de regeneração. Matéria orgânica no solo Dinâmica • FASE DE FIXAÇÃO DO CARBONO: (Fotossíntese) É efetuada pelos organismos fotossintéticos, plantas verdes, algas e bactérias autotróficas. Esta fixação finaliza-se na síntese de compostos hidrocarbonados de complexidade variável, amidos, hemiceluloses, celuloses, ligninas, proteínas, óleos e outros polímeros. Matéria orgânica no solo Dinâmica • FASE DE REGENERAÇÃO DO CARBONO: (Biodegradação da matéria orgânica) Acontece quando os compostos hidrocarbonados retornam ao solo com os resíduos vegetais e são utilizados pelos microrganismos para obtenção da energia que lhes é indispensável, devolvendo à atmosfera o gás carbônico durante as reações de oxidação respiratória. Matéria orgânica no solo Matéria orgânica no solo DINÂMICA Fases da biodegradação Matéria orgânica no solo A fase inicial da biodegradação microbiana é caracterizada pela perda rápida dos compostos orgânicos prontamente decomponíveis (açúcares, proteínas, amido, celulose, etc), sendo as bactérias especialmente ativas nesta fase de decomposição. Na fase seguinte, produtos orgânicos intermediários e protoplasma microbiano recentemente formado, são biodegradados por uma grande variedade de microorganismos, com a produção de nova biomassa e liberação de CO. O estágio final é caracterizado pela decomposição gradual de compostos mais resistentes, exercida pela atividade de actinomicetos e fungos. • Do ponto de vista da evolução da matéria orgânica do solo, existem conceitualmente dois processos: A degradação: os microorganismos envolvidos consomem de 70 a 80% do material orgânico envolvido, transformando-os em CO₂ e H₂O A Humificação: os microorganismos transformam os 20 a 30% do material orgânico restante (compostos fenólicos e compostos lignificados parcialmente transformados) em substâncias húmicas (ácido fúlvico e ácido húmico). Fases da biodegradação Matéria orgânica no solo • A velocidade de decomposição da matéria orgânica do solo, independente da forma em que se encontra, é condicionada à inúmeros fatores, dentre eles: a) Origem e natureza da matéria orgânica b) Agentes responsáveis c) Umidade e Arejamento d) Temperatura e) Acidez do solo f) Nutrientes do solo A velocidade da Decomposição Matéria orgânica no solo • Durante a decomposição alguns componentes da M.O. são mais prontamente utilizados que outros: i. Fração solúvel em água e proteínas são os primeiros compostos a serem metabolizados. ii. A celulose e hemicelulose não desaparecem com a mesma intensidade, mas a permanência no solo destes compostos é relativamente curta. iii. As ligninas são altamente resistentes, tornando- se, às vezes, relativamente mais abundantes na matéria orgânica em decomposição. a) Origem e natureza da matéria orgânica FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: • Portanto plantas mais ricas em fibras e mais lignificadas como as gramíneas (alta relação C/N) demoram mais tempo para serem biodegradadas • Já plantas pouco fibrosas e mais ricas em proteínas como as leguminosas (baixa relação C/N) se decompõem mais rápido. • Por isso que no sistema de plantio direto, leguminosas e gramíneas são muito usadas como palhadas, porque: - As leguminosas, fixadoras de N, menos fibrosas e mais proteicas, se decompõem rápido, nutrindo melhor o solo; - As gramíneas, por serem mais fibrosas, decompõem-se mais lentamente, fazendo uma cobertura mais eficiente do solo a) Origem e natureza da matéria orgânica FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: Relações C:N de diferentes resíduos viáveis para compostagem ou cobertura do solo (valores médios). • Quantidade de carbono da M.O. assimilável pelos microrganismos do solo: Fungos 30 a 40 % Actinomicetos 15 a 30 % Bactérias 1 a 15 % • Em termos práticos, pode-se considerar o coeficiente assimilatório do carbono orgânico, em torno de 35 %. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: • A relação C/N pode, muitas vezes, determinar a cinética de decomposição. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: Relação C/N, imobilização (i) e mineralização (m) do N durante a decomposição da matéria orgânica. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: EXEMPLO: decomposição da palhada de milho Dados: • A palha do milho, apresenta 40 % de C e 0,7 % de N (C/N= 57:1) Portanto, em 100 kg da palhada: → 40 kg C total → 0,7 kg N total • Os microorganismo, em geral, têm C/N de 10:1 • Coeficiente assimilatório do C pelos microorganismos: 35 %. Análise: a) Carbono da palhada assimilável: 40 kg C total x 0,35 = 14 kg C assimilável b) Nitrogênio necessário à decomposição: relação C/N dos microorg. → 10:1 Portanto: 1,4 kg N necessário - 0,7 kg N disponível = 0,7 kg N déficit FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: EXEMPLO: decomposição da palhada de milho Conclusão: • Verifica-se, pelos cálculos, que para que ocorra decomposição rápida de 100 kg de palha de milho, torna-se necessária a adição de 0,7 kg de nitrogênio. • Nesse caso, os microrganismos retiram do solo o nitrogênio disponível, provocando o fenômeno da imobilização do N do solo, competindo, assim, com a vegetação, por este elemento. • Pelo termo "imobilização do nitrogênio" subentende-se a transformação do nitrogênio mineral do solo (NO3- e NH4+ ) para uma forma orgânica microbiana. • O termo “mineralização do nitrogênio” corresponde à transformação do N sob forma orgânica a N mineral. N orgânico → NH4+ → NO3- FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: • Componentes da mesofauna do solo como as oligoquetas, térmitas, formigas, entre outros, são responsáveis pelo ATAQUE INICIAL AOS MATERIAIS recentemente incorporados. • Microorganismos como as bactérias, actinomicetos e fungos realizam o processo de HUMIFICAÇÃO. b) Agentes responsáveis FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: As melhores condições para decomposição da matéria orgânica ocorrem quando o teor de umidade se encontra na faixa entre 40 a 60%. c) Umidade e arejamento d) Temperatura FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: De acordo com a faixa ótima de temperatura os microorganismossão classificados em: • Psicrófilos: -0,5oC a 20oC (temperaturas baixas) • Mesófilos, 14oC a 45oC (temperaturas médias) • Termófilos, 42oC a 68oC (temperaturas elevadas) (Atlas, 1984) Os microrganismos mesófolos e termófilos são mais ativos na decomposição da matéria orgânica. Em solos tropicais verifica-se uma velocidade de decomposição de 5 a 10 vezes maior do que em solos de clima temperado (Sanchez, 1981), tornando difícil a manutenção de teores elevados de matéria orgânica no solo. e) Acidez do solo FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO: A maioria dos microrganismos do solo tem seu pH ótimo de atuação, em torno da neutralização (6 a 8,7) Assim, correção do pH do solo favorece a atividade microbiana e acelera a decomposição da matéria orgânica (Lopes, 1977). Além da exigência do carbono e nitrogênio pelos microrganismos do solo, outros elementos igualmente são solicitados, em especial P, S, e microelementos. Todavia esses outros elementos não têm constituído obstáculo para a decomposição, considerando que os próprios resíduos orgânicos já apresentam nível favorável para f) Nutrientes do solo Propriedades das frações húmicas • A fração orgânica do solo representa um sistema complexo, composto de diversas substâncias (ácidos fúlvicos e húmicos) e compostos orgânicos. As substâncias húmicas constituem, nos solos minerais, de 85 a 90% da matéria orgânica. Os outros 10 a 15% são constituídos por compostos orgânicos de natureza individual (proteínas, carboidratos, gorduras, ceras) (Kononova, 1982) • Ácidos Húmicos- fração escura solúvel em meio alcalino, precipitando-se em forma de produto escuro e amorfo em meio ácido. Quimicamente são muito complexos, com elevado peso molecular, e grande capacidade de troca catiônica. • Ácido Fúlvico - fração colorida que se mantém solúvel em meio alcalino ou em meio ácido diluído. Quimicamente são constituídos, sobretudo, por polissacarídeos, aminoácidos, compostos fenólicos, etc. Apresentam peso molecular relativamente baixo. Propriedades das frações húmicas • Diferente dos minerais de argilas, a M.O. não possui valor fixo de CTC, que aumenta com a elevação do pH (aumento das cargas negativas) • As cargas negativas superficiais das substâncias húmicas são dependentes de pH e estão, também, diretamente relacionadas à sua alta superfície específica, decorrente de sua grande subdivisão. Estrutura hipotética dos ácidos fúlvicos (Schnitzer, 1978) Propriedades das frações húmicas • A estrutura das substâncias húmicas contém espaços vazios de diferentes tamanhos, onde poderiam alojar-se outros compostos orgânicos hidrofílicos ou hidrofóbicos Influência nas propriedades do solo e da planta • Propriedades do solo: (QUÍMICAS) Aumento da CTC Aumenta disponibilidade de nutrientes; Aumenta a adsorção de cátions; Eleva ou diminui o pH; Complexa o alumínio tóxico; Controla a presença de elementos tóxicos como ferro, manganês e metais pesados, pela capacidade de fixar, quelar ou complexar estes elementos; Recupera solos salinos; Aumenta o poder tampão do solo (Tamponamento do Ph); Fixa o nitrogênio do ar; Fornece substâncias estimulantes de crescimento. Influência nas propriedades do solo e da planta • Propriedades do solo: (FÍSICAS) Agente cimentante na agregação do solo (estrutura) Reduz a densidade aparente Aumenta a superfície específica. Torna o solo mais friável; Aumenta a infiltração da água; Facilita a drenagem; Influência nas propriedades do solo e da planta • Propriedades do solo: (FÍSICAS) Aumento da retenção de água e o arejamento. Kiehl (1985), cita que a matéria orgânica fresca, tem capacidade de retenção de água em torno de 80% do seu peso, a medida que vai sendo humificada, essa capacidade se eleva para cifras médias de 160%; a matéria orgânica bem humificada, rica em colóides, como as turfas e os solos orgânicos, podem ter de 300 a 400% de capacidade de retenção, enquanto que as substâncias húmicas puras podem alcançar de 600 a 800% de capacidade de reter água, ou seja, de 6 a 8 vezes o seu peso. Influência nas propriedades do solo e da planta • Propriedades do solo: (FÍSICAS) Aumento da capacidade de absorção de calor na superfície do solo, dado seu escurecimento. Absorvem melhor os raios infravermelhos que aquecem o solo e cujo calor influencia na germinação, crescimento e atividade microbiana. Elevação do limite de umidade no qual o solo se torna plástico e pegajoso e diminuição do limite de umidade onde o mesmo se torna muito duro. Dessa forma, ela pode aumentar a faixa ótima de manejo que o solo pode ser trabalhado, sem problemas com os implementos agrícolas. Influência nas propriedades do solo e da planta • Nas plantas: (BIOLÓGICAS) Influência direta: - fonte de nutrientes, principalmente N. Influência indireta: - Aumento na disponibilidade de 02 e água, - Aumento na disponibilidade de nutrientes na solução do solo, - Fonte de energia para os microorganismo Conservação da M.O. • Nas condições tropicais, as perdas de M. O. após o desmatamento são rápidas, principalmente na fase inicial, e muitos dos nutrientes mineralizados, em especial o N, perdem-se rapidamente, sem condições de aproveitamento pelas plantas. • O manejo, nessa circunstância, exige que se adotem práticas que protejam o solo, diminuindo as perdas. • As práticas a serem adotadas são, portanto, aquelas que permitam maior adição possível de matéria orgânica ao solo: - rotação de culturas, - coberturas verdes, - Podas e desramas, - Roço ou capinas das ervas daninhas, - incorporação de restos culturais ou - adição de adubos orgânicos de outros locais. Conservação da M.O. • Segundo o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (Santos et al., 2006), um solo é considerado orgânico desde que apresente 8% ou mais de carbono orgânico na fração terra fina seca ao ar. • Segundo Valladares et al. (2008), apenas 1% do território brasileiro é considerado orgânico. Conservação da M.O. Conservação da M.O. Adubação Orgânica Adubos verdes • A forma mais eficiente de adição de matéria orgânica ao solo, do ponto de vista energético e de uso dos recursos naturais, é a adubação verde: • Quase metade das plantas são as raízes, que em sua grande maioria permanecem no solo, incorporando matéria orgânica numa profundidade que nenhum equipamento agrícola consegue fazer. ADUBOS ORGÂNICOS Com uma pequena semente, sol, água, ar e solo há produção de uma quantidade enorme de massa verde. Ela está tanto na superfície quanto incorporada de forma profunda no perfil do solo, a partir da decomposição das raízes. Adubos verdes • Quando secamos uma planta até que vire cinza, vemos que a maior parte dela vem do sol, do ar, e da água. Apenas de 2 a 5% vêm de material retirado do solo, mas é daí que elas obtêm a grande diversidade dos elementos importantes para sua resistência a ataque de pragas e doenças. • Portanto, a incorporação de vegetais ao solo representa a fixação de nutrientes não minerais no solo. • As melhores plantas para esse fim são as leguminosas. ADUBOS ORGÂNICOS Adubos verdes ADUBOS ORGÂNICOS • As leguminosas se associam às bactérias do gênero Rhizobium, promovendo a adição de N2 ao solo. Isto pode representar uma importante economia deste nutriente na adubação das culturas comerciais. ADUBOS ORGÂNICOS A quantidade de matéria verde produzida dependerá de fatores como época de plantio, disponibilidadede água, práticas culturais, fertilidade do solo e incidência de pragas e doenças. Adubos verdes ADUBOS ORGÂNICOS • Em cultivos anuais podem ser consorciadas ou plantadas após a colheita da cultura. • Em cultivos perenes a leguminosa deve ser plantada entre as linhas do cultivo; • A leguminosa deve ser cortada (ceifada) quando iniciar o florescimento – isto permite o máximo de aproveitamento de biomassa e de nutrientes contidos na planta. • Esta poderá ser incorporada ao solo ou deixada sobre a superfície (cobertura morta). Adubos verdes ADUBOS ORGÂNICOS • O esterco é a fonte de matéria orgânica mais lembrada quando se fala em adubos orgânicos. • É um dos recursos naturais que o agricultor tem a sua disposição e sua utilização deve ser a mais otimizada possível. • Os estercos são utilizados na forma líquida ou sólida Fresco ou pré-digerido, como composto ou vermicomposto ESTERCO ADUBOS ORGÂNICOS • Que diferença há entre os estercos? Cada esterco possui algumas características próprias, e estas informações nos auxiliam a otimizar seu aproveitamento: a) O de gado, mais rico em fibras, é interessante para hortaliças que possam sofrer "doenças de solo“. ESTERCO ADUBOS ORGÂNICOS Estudos indicam que quando a matéria orgânica fornecida ao solo é rica em celulose (como é o caso do esterco de gado) há um maior desenvolvimento de fungos como Trichoderma viride e Streptomyces spp, que são antagonistas a Fusarium Rizoctonia e Phytophtora. • Que diferença há entre os estercos? Cada esterco possui algumas características próprias, e estas informações nos auxiliam a otimizar seu aproveitamento: b) O esterco de porco é relativamente rico em zinco. c) O esterco de aves é muito rico em nitrogênio prontamente assimilável. ESTERCO ADUBOS ORGÂNICOS ESTERCO ADUBOS ORGÂNICOS ESTERCO ADUBOS ORGÂNICOS • É o esterco da minhoca (coprólitos). É constituído de agregados de terra e matéria orgânica. • A Vermicompostagem é o processo no qual se utilizam as minhocas para digerir a matéria orgânica, originando um adubo mais estável. • Existem dois grupos de minhocas que podem ser utilizadas com esta finalidade, e que podem ser reconhecidas pela cor: a) as vermelhas – minhoca californiana (Eisenia foetida) b) As acinzentadas. VERMICOMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS • Composto orgânico é o nome que geralmente se dá ao adubo obtido a partir de palhadas, restos de culturas, estercos, lixo doméstico ou qualquer outra fonte de matéria orgânica, tratada da maneira especial. • O princípio básico do composto é a transformação dos restos orgânicos por microrganismos (bactérias, actinomicetos, fungos e protozoários), dando como produto final uma matéria orgânica mais digerida ou estabilizada. • Este processo é denominado de COMPOSTAGEM. COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS COMPOSTAGEM • Conceito É o conjunto de técnicas aplicadas para controlar a decomposição de materiais orgânicos, com a finalidade de obter, no menor tempo possível, um material estável, rico em humus e nutrientes minerais COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS COMPOSTAGEM • Fatores que interferem na compostagem a) Microrganismos: A conversão da matéria orgânica bruta ao estado de matéria humificada é um processo microbiológico operado por bactérias, fungos e actinomicetes. b) Umidade: A presença de água é fundamental para o bom desenvolvimento do processo. c) Aeração: A compostagem conduzida em ambiente aeróbio, além de mais rápida, não produz odores putrefatos nem proliferação de moscas. d) Temperatura: o calor acelera as reações metabólicas e, portanto, a decomposição da matéria orgânica. COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS COMPOSTAGEM • Fatores que interferem na compostagem e) Preparo prévio da matéria-prima: A granulometria interfere na aeração da massa original. Partículas maiores promovem melhor aeração, mas o tamanho excessivo apresenta menor exposição à decomposição e o processo será mais demorado. f) Dimensões e formas das pilhas: o comprimento pode variar em função da quantidade de materiais, mas a altura da pilha depende da largura da base. - Pilhas muito altas submetem as camadas inferiores à compactação. - Pilhas baixas perdem calor mais facilmente ou nem se aquecem. COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS COMPOSTAGEM • Importância da compostagem na Gestão de Resíduos Sólidos a) Permite a transformação em adubo, da maior parte do componente do lixo urbano, que são os resíduos orgânicos; b) Pode ser executada pela própria população geradora; c) Promove a redução de maus cheiros e infestações de insetos, ratos, etc. COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS • Etapas executadas na compostagem: a. Triagem do material orgânico recebido. b. Trituração c. Acomodação (formação das leiras) d. Revolvimento e umedecimento e. Acondicionamento e armazenamento (local sombreado e ventilado) COMPOSTAGEM COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS • Em grandes composteiras todo o processo é mecanizado. COMPOSTAGEM COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS COMPOSTAGEM • O Processo de compostagem FASES MICROORGANISMO CARACTERÍSTICAS Mesófila (curta) Bactérias e Fungos mesófilos Material orgânico reconhecível Termófila (≈ 70⁰C) Bactérias, fungos termófilos e Actinomicetos. Destruição de ovos e larvas de microorganismos; Maior disponibilidade de O2 (Revolvimento ) Mesófila (+ longa) Bactérias, Actinomicetos e Fungos mesófilos Mudança na composição química e mais escuro Criófila (Esfriamento) protozoários, nematóides, formigas, miriápodes, vermes e insetos Humus (sem fedor e macio) COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS COMPOSTAGEM • Microorganismos decompositores COMPOSTO ADUBOS ORGÂNICOS • Biofertilizante é o produto resultante da fermentação aeróbica ou anaeróbica da matéria orgânica. BIOFERTILIZANTES • É assim denominado porque atua tanto como fertilizante (como, por exemplo, boro, magnésio, zinco, manganês, enxofre e nitrogênio) e estimulador de crescimento (aminoácidos, vitaminas e fito-hormônios), quanto como biocida. • Podem ser líquidos ou sólidos. • OS BIOFERTILIZANTES LÍQUIDOS (enriquecidos) podem ser usados no solo ou em pulverizações foliares, aplicado com pulverizador. BIOFERTILIZANTES • Componentes: estercos, cinzas, soro de leite, torta de cacau, aguapés, plantas aquáticas, restos de pescado, bagaço de cana, lodo, estratos de plantas, etc. • Quanto maior a diversidade de componentes melhor será a ação do biofertilizante. • OS BIOFERTILIZANTES SÓLIDOS : BOKASHI O bokashi é um fertilizante orgânico, substituto dos adubos minerais, que contém N, P, K, Ca, Mg e micronutrientes. • Fornece às plantas nutrientes de forma branda e eficiente, que são absorvidos através de microorganismos que se multiplicam na região da raiz. BIOFERTILIZANTES TEMA EQUIPE DO(A) COMPOSTAGEM (equipe 1) VERMICOMPOSTAGEM (equipe 2) BIOFERTILIZANTE ENRIQUECIDO (equipe 3) SUPER MAGRO. (equipe 4) BOKASHI e FERMENTO CASEIRO PARA BOKASHI (inoculante). (equipe 5) ADUBO DA INDEPENDÊNCIA (equipe 6) CALDA BORDALEZA e CALDA CÚPRICA (equipe 7 CALDA SULFOCÁLCICA (equipe 8) CALDA DE NEEM. (equipe 9) SEMINÁRIOS: como fazer e utilizar:
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