CCA 034 Aula no. 01

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UESC

Victor Silva

15/04/2015

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÀRIAS AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS

CCA-034 : BIOLOGIA DO SOLO

AULA No 01

TEMA:

ATRIBUTOS FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS COMO
INDICADORES DA QUALIDADE DO SOLO

PROF. MARIA DE FÁTIMA DA SILVA PINTO PEIXOTO

MARÇO DE 2008

1. INTRODUÇÃO (o sistema de produção agrícola)

Estamos diante de um sistema de produção agrícola é constituído de três partes : o
vegetal, o solo e o ambiente externo. O vegetal contribui com o seu potencial genético com que
lhe é particular, por meio do qual pode transformar, elementos, substâncias e energia captados do
solo e do ambiente externo em materiais que são colhidos e usados pelo homem. Não há
nenhuma combinação de clima e solo capaz de forçar uma produção superior à alcançada pelo
potencial genético.
O solo tem contato direto apenas com o sistema radicular da planta e serve como suporte
mecânico ao vegetal, fornecendo água, oxigênio, energia na forma de calor e nutrientes na forma
de íons e substâncias e então a fertilidade do solo é proporcional ao seu conteúdo de materiais e
energia e à sua capacidade de libera-los para as plantas. Clima é o nome dado à capacidade do
ambiente externo de oferecer oxigênio, CO2, calor, luz e água ao vegetal e ao solo. Desta forma, a
produtividade resulta da participação conjunta do sistema e é usualmente expressa em unidades
do órgão colhido por unidade de área, não sendo correto dizer-se produtividade do solo, nem do
vegetal, nem do ambiente, pois, isoladamente nenhum integrante do sistema produz nada. A
função do agrônomo é manejar adequadamente o sistema para que a produtividade máxima seja
alcançada.

2. Qualidade do solo

Aí vem a seguinte questão que é o conceito de qualidade do solo que é uma preocupação
atual .
A rápida degradação do solo sob exploração agrícola no mundo, especialmente nos países
tropicais em desenvolvimento, despertou nas últimas décadas a preocupação com a qualidade do
solo e a sustentabilidade da exploração agrícola. Desde então, vários conceitos de qualidade do
solo foram propostos: o melhor deles, porém, define a qualidade do solo como sendo a sua
capacidade de manter a produtividade biológica, a qualidade ambiental e a vida vegetal e animal
saudável na face da terra. Ou seja, devemos produzir, mas utilizando sistemas de manejo que

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observem esses aspectos. Além da preocupação com a produção de alimentos, que polarizou a
pesquisa até próximo aos anos 80, esse conceito traz uma nova visão mostrando a preocupação
com a preservação do ambiente e a manutenção do solo livre de agentes biológicos e químicos
prejudiciais á vida. Biológicos podemos citar por exemplo, práticas que propiciem a presença por
exemplo de Rizobactérias Deletérias ao Crescimento de Plantas – liberam substâncias
prejudiciais aos vegetais ou podem causar doenças no sistema radicular. Químicos: podemos citar
utilização em grande escala de produtos fitossanitários (pesticidas na nova linguagem do
Mercosul) que podem causar por exemplo efeitos tóxicos em microrganismos que atuam em
processos benéficos tais como bactérias do gênero Rhizobium e fungos micorrizicos
arbusculares.
Outro conceito de qualidade do solo é aquele que diz que a qualidade do solo é a
capacidade do mesmo em exercer determinadas funções em ecossistemas naturais ou manejados
pelo homem. Desta forma, fica claro que o solo exerce determinadas funções e, quando essas são
comprometidas afeta a qualidade do solo.

2.1 Funções do solo:

a) sustentar a atividade biológica, diversidade e produtividade
b) regular o fluxo de água e solutos
c) filtrar e tamponar, degradando, imobilizando e detoxificando resíduos
d) armazenar e ciclar nutrientes e outros elementos dentro da biosfera terrestre
e) prover o suporte de estruturas socioeconômicas e proteção para tesouros arqueológicos
associados com habitações humanas

2.2. Qualidade inerente e qualidade dinâmica

Os solos variam em relação à sua capacidade para exercer suas funções. A qualidade é
inerente a cada tipo de solo. No entanto, este conceito engloba duas distintas, porém,
interconcetadas partes: qualidade inerente e qualidade dinâmica.
Antes porém é necessário dizer que atributo é um termo genérico que engloba
propriedades e características do solo. Antes esses termos eram utilizados sem critério, ou seja,

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fazia-se confusão entre propriedade que era considerada como não modificável pelo manejo e
característica que se podia modificar Dentro deste contexto, propriedade como textura,
mineralogia são inatas ao solo e determinadas pelos fatores de formação tais como: clima,
material de origem, relevo, tempo e organismos. Coletivamente essas propriedades determinam a
qualidade inerente do solo. Elas auxiliam na comparação entre um solo e outro e avalia o solo
para usos específicos. Por exemplo: um solo argiloso tem um maior capacidade de retenção de
água do que um arenoso. Assim o argiloso é um solo de maior qualidade inerente.
Mais recentemente a qualidade do solo tem se referido à qualidade dinâmica - definida
como modificações naturais nas características do solo em função de atividades humanas e
manejo. Algumas práticas de manejo tais utilização de restos de cultura como cobertura morta
tais como no sistema de plantio direto, aumentando o teor de matéria orgânica, pode ter um efeito
positivo na qualidade dinâmica do solo.
A qualidade do solo refere-se a qualidade dinâmica – aquelas características que são
afetadas pelo manejo
A avaliação da qualidade do solo é uma ferramenta para verificar-se a interferência das
práticas de manejo na sustentabilidade dos sistemas agrícolas.

3. Indicadores utilizados na avaliação da qualidade dos solos

A avaliação da qualidade dos solos é feita através de indicadores que podem ser
características (atributos) físicas, químicas e biológicas e processos que ocorrem no solo como
associações simbióticas tais como micorrizas (ocorre na maioria das plantas cultivadas)e
associações entre rizóbios e leguminosas. Também podem ser características morfoógicas e
visuais de plantas. Os indicadores são mensurados para monitorar sistemas de manejo que
induzem modificações no solo.
3.1. características dos indicadores
Os indicadores da qualidade dos solos possuem determinadas características que
possibilitam a sua utilização tais como:

a) Fáceis de mensurar
b) Capazes de medir modificações nas funções básicas do solo

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c) Sensíveis às variações de manejo
d) Podem ser aplicáveis às condições de campo
e) Representativos dos atributos físicos, químicos e biológicos do solo
f) Podem ser avaliados por métodos qualitativos e quantitativos

O critério para escolha dos indicadores da qualidade dos solos é a sua relação com
características específicas do solo. Os indicadores podem ser medidos por métodos qualitativos e
quantitativos:
Por exemplo: Se infiltração de água é o indicador avaliado, uma medida qualitativa seria a
observação o excessivo runoff no campo. A quantitativa seria medir a taxa de infiltração. A
avaliação qualitativa tem um elemento de subjetividade e portanto, a avaliação deve ser feita por
uma única pessoa ao longo do tempo para minimizar a variabilidade dos resultados. Já a medida
quantitativa pode ser feita por diferentes pessoas obtendo-se resultados similares.

3.2 Definição de indicadores mínimos para medir a qualidade dos solos

Para avaliação da qualidade do solo, de forma que possamser sugeridas modificações nos
sistemas de manejo em utilização pelos agricultores a tempo de evitar a sua degradação, é
necessário definir atributos do solo e do ambiente sensíveis ao manejo e de fácil determinação. A
proposta atual é a definição de um conjunto mínimo de atributos químicos, físicos e biológicos,
que, acompanhados ao longo do tempo, são capazes de detectar as alterações da qualidade do
solo em função do manejo.
A escolha dos indicadores mínimos varia com o tipo de solo. Por exemplo: Acúmulo de
sais e condutividade elétrica jamais seriam usados na avaliação da qualidade de solos da
Amazônia- ácidos- porém são importantes em solos de regiões semi-áridas.

3.3. Atributos químicos do solo

3.3.1 Matéria orgânica do solo (húmus)

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A matéria orgânica (MO) do solo que pode ser avaliada pelo teor de carbono orgânico
total é considerada como um indicador chave da qualidade do solo. Se formos falar da matéria
orgânica e sua relação com a qualidade do solo levaríamos horas, porém, como o tempo é
limitado, comentaremos apenas os aspectos que consideramos importantes para o entendimento
dessa relação.
Este consenso em relação à MO como indicador da qualidade do solo emana do fato de
que seu teor é muito sensível em relação às práticas de manejo, principalmente nas regiões
tropicais e subtropicais, onde, nos primeiros anos de cultivo, mais de 50% da matéria orgânica
previamente acumulada é perdida por diversos processos, entre esses a decomposição microbiana
e a erosão. Segundo: a maioria dos atributos do solo relacionados às suas funções básicas, citados
na definição, têm estreita relação com a M.O. tais como: a estabilidade dos agregados, a
estrutura, infiltração e retenção de água,, resistência à erosão, atividade biológica, capacidade de
troca de cátions (CTC), disponibilidade de nutrientes para as plantas, lixiviação de nutrientes,
liberação de CO2 e outros gases para a atmosfera.
Considerando a importância da matéria orgânica como indicador da qualidade dos solos
falaremos com mais detalhes sobre esse atributo enfocando inicialmente o conceito de húmus
pois, é ele, na realidade, o grande responsável pela manutenção da qualidade dos solos.

Conceito de húmus

O Húmus é um dos produtos finais resultante da atuação dos organismos do solo (macro e
micro) através de processos de degradação e síntese nos restos vegetais e animais presentes no
solo. Ou seja, o húmus origina-se da degradação química e biológica de resíduos orgânicos
(animais e vegetais) e da atividade sintética da biota do solo.Mas geralmente as pessoas utilizam
o termo matéria orgânica como sinônimo de húmus, o que não é verdadeiro.

As substâncias húmicas:

A matéria orgânica do solo consiste de restos vegetais ou animais não decompostos ou
parcialmente decompostos (restos de plantas, raízes, microrganismos e seus produtos de

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decomposição). Pode ser subdividida em: substâncias húmicas (ácidos fúlvicos, ácidos húmicos e
humina) e substâncias não húmicas, tais como: carboidratos, proteínas, ceras, gorduras, etc.
(Stevenson, 1986). As substâncias húmicas são formadas por profundas alterações de substâncias
não húmicas através da degradação microbiana (Kononova, 1966). São ricas em carbono (45-65
%), oxigênio (30-40 %), que podem, em parte, estar ligados à grupos funcionais, como OCH3,
OH e COOH, contendo nitrogênio (2-6 %) e pequenas quantidades de fósforo, enxôfre orgânico
e cinzas. Diferem, entre si, em função da importância do núcleo, natureza das unidades que a
constituem e composição das cadeias laterais e dos agrupamentos funcionais (Tauk-Tornisielo,
1997).
As substâncias húmicas podem ser subdivididas em ácidos fúlvicos, ácidos húmicos e
humina em função de suas solubilidades em soluções aquosas a diferentes valores de pH. Os
ácidos fúlvicos são solúveis em qualquer valor de pH. Os ácidos húmicos são solúveis em bases,
mas precipitam em pH menor que 2. A humina é insolúvel em soluções aquosas a qualquer
valor de pH (Stevenson, 1986).
Os ácidos fúlvicos possuem uma taxa de carbono relativamente fraca e o oxigênio
bastante abundante com grande número de grupos funcionais ácidos, principalmente, COOH
(Stevenson, 1986). Trata-se de uma molécula relativamente pequena, com núcleo pouco
desenvolvido, cadeias laterais numerosas e acidez mais elevada que os ácidos húmicos (Tauk-
Tornisielo, 1997). Apresentam peso molecular mais baixo, e solubilidade maior em água, do que
as outras frações. Tem maior interesse em transporte de pesticidas, porque estão presentes em
águas superficiais (Khan, 1991). Os ácidos húmicos possuem um núcleo preponderante, cadeias
reduzidas, molécula mais condensada, volumosa, rica em carbono e menos em oxigênio, que
pode fazer parte do núcleo sob forma não reativa. A humina é menos conhecida e parece ser mais
condensada que os ácidos húmicos e sua insolubilidade pode estar relacionada com uma ligação
muito íntima com a fração mineral (Tauk-Tornisielo, 1997). Kohl & Rice (1998), utilizando o
fracionamento pelo método de partição com metil isobutil cetona (MIBK), separou a humina em
três frações: lipídeos, ligada ao ácido húmico e resíduo insolúvel.
Alguns autores consideram ainda os ácidos himatomelânicos – fração solúvel em álcool
dos ácidos húmicos.
Entre as substâncias húmicas mais estudadas encontra-se os ácidos húmicos e fúlvicos.
Em estudos constatou-se um relativo empobrecimento de N nessas substâncias, compensadopelo

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maior conteúdo de enxôfre. A relaçào C/N presente nos ácidos húmicos e fúlvicos é superior a
50% à observada na MOS, indicando, neste caso, um menor grau de degradabilidade dessas
substâncias. Com um grau de polimerização relativamente maior dos ácidos húmicos é possível
constatar um estágio mais avançado de humificação. Entretanto, os ácidos fúlvicos apresentam
maior quantidade de grupamentos COOH e juntamente com os grupos fenólicos caracterizam a
acidez total das subst6ancias húmicas. Os ácidos fúlvicos apresentando maio acidez total,
quando da sua dissociaçào aparesentam maio rcapacidade de troca de cátions.
As substâncias húmicas caracterizam-se pela:
a) polifuncionalidade – existência de vários grupamentos funcionais, com ampla faixa de
reatividade, característica de misturas heterogêneas de polímeros que interagem entre si.
b) Carga molecular – desenvolve caráter aniônico na estrutura macromolecular
c) Hidrofilicidade – tendência em formar pontes de hidrog6enio fortes com moléculas de água
d) Flexibilidade estrutural – capacidade de associar-se intermolecularmente e mudar a
configuração molecular em resposta a variação do pH por exemplo.
Essas propriedades associadas a mistura heterogênea de moléculas poliméricas dá o grau de
complexidade das substancias húmicas.

Pelo que foi visto anteriormente as substâncias húmicas apresentam variações em termos
de predominância dos átomos presentes, condensação do núcleo, e também em termos de
solubilidade em água. Do ponto de vista agronômico é de suma importância a quantificação
dessas frações visto que, por exemplo, os ácidos fúlvicos é a fração que apresenta maior
solubilidade em água, maio reatividade, desta forma , a sua maior presença no solo possivelmente
irá contribuir para uma maior CTC, retenção de água, capacidade tampão, maior facilidade de
liberação de nutrientes (S,P, N por exemplo) e, em termos ambientais maior interação com os
pesticidas que falaremos mais adiante.
Grande parte das substânciashúmicas está fortemente ligadas á fração mineral do solo.
Desta forma, nenhum solvente empregado para extração dessas substâncias no solo dixa de
alterar sua natureza molecular. Portanto, diferentes procedimentos utilizados para extração
podem levar a diferentes resultados. Diversos solventes são utilizados para a extração do material

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húmico do solo, podendo ser dividido de acordo com as suas características químicas e físicas em
diferentes grupos: bases fortes, sais neutros e solventes orgânicos. O solvente mais utilizado é o
NaOH á temperatura ambiente. É o mais eficiente em extrair maior porcentagem das substâncias
húmicas, no entanto pode causar grandes modificações.
O fracionamento químico utilizando-se extratores ácidos e bases fortes é baseado
na solubilidade das diferentes frações em ácidos e bases. Vejamos a seguinte transpar~encia inde
mostramos a seqüência utilizada em laboratório para este fracionamento com solo radioativo.
Existe também o fracionamento físico onde utiliza-se peneiras e as frações maiores
representam materiais menos humificado e as menores aqueles em estágio mais avançado de
decomposição. Estes do ponto de vista agrícola são mais importantes pois atuam modificando
atributos físicos e químicos do solo.

Do ponto de vista agronômico o húmus do solo tem um papel preponderante na qualidade
do solo bem como na produtividade. A relação alta produtividade e alto teor de húmus no solo já
é um fato comprovado. Mas aí vem a pergunta? Como as substâncias húmicas (húmus)
contribuem para a fertilidade do solo (física, química e biológica) e quais as implicações da
presença dessas substâncias no comportamento dos pesticidas no ambiente?
De maneira geral podemos dizer que o húmus contribui para a melhoria da qualidade do
solo e produtividade das culturas através dos seus efeitos positivos nos atributos físicos, químicos
e biológicos do solo. Além do mais serve como reserva de nutrientes N, Pe S para as plantas.

3.3.2 CTC

Considerando-se que uma das funções básicas do solo é fornecer nutrientes às plantas, um
atributo químico de grande importância também é a capacidade de troca de cátions.
A capacidade de troca de cátions dos colóides do solo (orgânicos e inorgânicos) está
relacionada com a presença de cargas negativas na superfície desses colóides. O colóide portanto,
apresenta atividade de superfície.A origem das cargas nos colóides inorgânicos (minerais de
argila) pode ser permanente ou dependente de pH. È permanente quando originada da
substituição isomórfica quando da formação do mineral.. Se o silício (tetravelente) é substituído

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pelo alumínio (trivalente) há um superávit de carga negativa, gerando uma carga permanente. Se
o alumínio(trivalente) é substituído pelo magnésio (divalenmte) também há superavit de carga
negativa. Isso ocorre durante a formação do mineral de argila (têm diâmetro menor que 0,002
mm). As cargas dependentes de pH são geradas em função dos grupos OH presentes nas arestas
quebradas dos óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio (estágios mais avançados do
intermperismo):
R-COOH + OH ----- R_COO- + H2O R-OH + OH ----- R-O- + H2O
Solos com pH ácido e com alto grau de intemperismo desenvolvem cargas positivas nas arestas
quebradas dos cristais de óxidos de ferro e alumínio, ocorrendo a seguinte reação:

R_OH + H+ --------- R-OH2+ neste caso atraindo ânions- É característico dos solos
tropicais de baixo pH que fixam fósforo.

As argilas 2:1, como a montmorilonita apresentam maior CTC que a caulinita (1:1)

No caso das substâncias húmicas estas apresentam uma CTC bastante superior ao dos
minerais de argila (colóides inorgânicos), cerca de 400-800 cmolc kg
-1, devido principalmente à
grande quantidade dos grupos carboxílicos e fenólicos, o que explica sua significante
contribuição na CTC do solo. As cargas são dependentes de pH.
Um solo com alta CTC apresenta maior capacidade de reter íons como cálcio, magnésio,
amônio etc. , nutrientes das plantas. As perdas por lixiviação desses cátions são menores.
Outro aspecto importante da CTC dos solos é que:
As cargas negativas atraem íons H+ , funcionando desta forma como reservatório desses
íons que estão em equilíbrio com o H+ da solução do solo. Desta forma , aumenta o poder
tampão do solo, influenciando na variação do pH deste solo.
Apresenta maior capacidade de retenção de água. Em solos tropicais e subtropicais a CTC
da matéria orgânica pode representar um grande percentual da CTC total do solo. Nesses solos, a
manutenção ou o aumento dos teores de matéria orgânica é fundamental na retenção de nutrientes
e na diminuição de sua lixiviação.

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Determinação do carbono orgânico – Uma das formas para determinar-se o C-orgânico é
através da combustão seca e determinação do CO2 liberado ( após remoção dos carbonatos). O
CO2 liberado é capturado em um reagente e detrminado titulometricamente ou
gravimetricamente.

3.3.3.pH

pH significa potencial hidrogeniônico é o logaritmo do inverso da concentração de
hidrogênio = 1/ log [H+] ou – Log [H+]. Sua escala vai de 0 a 14 (escrever no quadro). Acima de
7 é básico e abaixo é acido. Em 7 é neutro. O pH do solo afeta:

a) Disponibilidade de nutrientes e conseqüentemente a nutrição da planta

b) o pH afeta a população microbiana. Os micorganismos do solo são muito sensíveis às
variações de pH. Geralmente as bactérias e actinomicetos preferem pH de neutro à alcalino e os
fungos pH ácido. Neste último caso há diminuição da competição com as bactérias. Os efeitos do
pH sobre os microrganismos podem ser diretos pela ação do íon H+ na permeabilidade das
membranas por exemplo.

c) o pH afeta d decomposição da matéria orgânica e, conseqüentemente a velocidade do processo.
Considerando que esta decomposição ocorre pela ação de microrganismos na sua maioria
heterotróficos (utilizam com o fonte de C e energia substâncias orgânicas complexas) se esta
população é afetada pelo pH, compromete o processo. Este processo ´e feito por uma vasta
quantidade de microrganismo que produzem enzimas extracelulares específicas que degradam
determinado substrato. Por exemplo o complexo ligninase degrada a lignina; as proteases as
proteínas.

3.4. Atributos físicos do solo

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3.4.1. Estrutura

A estrutura é o principal atributo físico do solo afetado pela presença do húmus. A partir
do seu efeito, sobre a agregação do solo, indiretamente são afetadas as demais características
físicas do solo como: densidade aparente, porosidade, aeração, retenção e infilltração (transporte)
de água e nutrientes que são fundamentais na capacidade produtiva do solo. Estrutura é o arranjo
das partícuals primárias do solo (areia, limo e argila) definindo-se uma geometria de poros. A
estrutura pode ser modificada pelo sistema de manejo. A estrutura granular é a mais desejável
pois neste aspecto existe uma melhor distribuição entre macro e microporos. O húmus tem um
profundo efeito na estrutura do solo. A deterioração da estrutrua que acompanha um manejo
intensivo do solo é usualmente menos severa em solos adequadamente suprido com húmus.
Quando o húmus é perdido o solo tende à tornar-se compacto.
A formação dos agregados envolve dois processos:
AGREGAÇÃO = FLOCULAÇÃO + CIMENTAÇÃO
A floculação ocorre pela aproximação entre as partículas primárias

Mas, para que esses agregados sejam estáveis, ou seja resistam a ação da água por
exemplo que atua na destruição dos mesmos é necessário que haja uma certa estabilidade. Essa
estabilidade é dada pela ação dos microrganismos do solo(hifas de fungos que envolvem os
agregados por ex.) e ação do húmus solo. Essa ação se deve principalmente à presença da grande
quantidade de radicais orgânicos que interagem com a superfície do mineral através de ligações
de alta resistência como pontes de hidrogênio. A matéria orgânica envolve o agregado
dificultando a entrada de água.
Outra categoria de compostos orgânicos importante na estabilização dos agregados
(microagregados) são os polissacarídeos. Eles fazem parte do grupo dos carboidratos, os quais
representam entre 5-25% da matéria orgânica do solo. Os polissacarídeos do solo são mucilagens
provenientes do metabolismo microbianao e da decomposição de raízes, resíduos vegetais e
animais e da exudação radicular.

3.4.2. Aeração, taxa de infiltração, capacidade de retenção de água

Esses atributos físicos são indiretamente governados pela estrutura do solo. Um solo bem
estruturado (estrutura granular) apresenta uma melhor distribuição entre macro e microporos,
refletindo-se numa boa aeração e taxa de infiltração. Não há problemas de escorrimento
superficial (“run-off”) e acúmulo de água no perfil. As substâncias húmicas aumentam a
capacidade de retenção de água pela presença principalmente dos grupos carboxílicos e fenólicos
que geram cargas positivas e negativas ( aumentam a CTC do solo) e nestes locais existe a
atração das molécuals de água, diminuindo , nestas condições a percolaçaão da água no perfil
aumentando o armazenamento de água no perfil

3.5. Atributos biológicos do solo

3.5.1. Biomassa microbiana (C e N)

A biomassa microbiana é definida como a parte viva da matéria orgânica do solo,
incluindo bactérias, fungos, actinomicetos, protozoários, algas e microfauna. Excluindo-se raízes
de plantas e animais do solo maiores do que 5. 103 mm3, a biomassa microbiana contém em
média, 2-5% do C orgânico do solo.
Considerando-se que a ciclagem de nutrientes é governada pela atuação dos organismos
do solo e em maior proporção os microrganismos, a quantificação da biomassa microbiana (
massa de matéria viva dos microorganismos do solo) é um excelente indicador da qualidade dos
solos.
Estimativas da biomassa microbiana têm sido usadas em estudos do fluxo de C e N,
ciclagem de nutrientes e produtividade das plantas em diferentes ecossistemas terrestres. Estas
medidas permitem quantificação da biomassa microbiana viva, presente no solo em um
determinado tempo. Possibilitam também a associação da quantidade de nutrientes imobilizados
e a atividade microbiana com a fertilidade e o potencial de produtividade do solo, servindo de
base para estudos de formação e ciclagem da matéria orgânica. Como a biomassa microbiana
constitui a maior parte da fração ativa da matéria orgânica, esta é mais sensível que o resultado

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quantitativo do C orgânico e do N total para aferir alterações na matéria orgânica causadas pelo
manejo do solo e pelas práticas de cultivo.
A manutenção da produtividade dos ecossitemas agrícolas e florestais depende, em
grande parte, do processo de transformação da matéria orgânica e, por conseguinte, da biomassa
microbiana do solo. Esta representa um importante componente ecológico, pois é responsável
pela decomposição e mineralização de resíduos vegetais do solo, utilizando esses materiais como
fonte de nutrientes e energia para a formação e desenvolvimento de suas células, bem como para
a síntese de substãncias orgânicas no solo. Os micorganismos imobilizam temporariamente
C,N,P,K,Ca, Mg S e micronutrientes, que são liberados após sua morte e decomposição, podendo
tornar-se disponíveis para as plantas.
Em solos de baixa fertilidade e com cobertura vegetal pobre em N, a taxa de
decomposição da matéria orgânica seria menor, propiciando a imobilização do N da biomassa
microbiana. Nessa situação, a biomassa estaria representando um compartimento de reserva.
Quando a relação C/N é mais baixa (<30) a quantidade de N imobilizada seria menor, pois esse
elemento estaria em quantidade suficiente para atender à atividade metabólica dos
microrganismos e ao processo de decomposição da matéria orgânica. Neste caso, a biomassa
microbiana estaria funcionando como catalizadora e/ou fonte na decomposição da matéria
orgânica.

biomassa microbiana e atributos edáficos

No solo, o desenvolvimento de microrganismos depende da disponibilidade de nutrientes,
pH, temperatura, umidade, aeração, estrutura , textura etc.
Existe uma relação entre a biomassa microbiana e atributos edáficos do solo tais como o
teor de argila. Por exemplo: a argila aumenta a adsorção de compostos orgânicos e nutrientes,
proporciona maior capacidade tampão da acidez e protege os microrganismos contra predadores (
os microrganismos ficam adsorvidos às partículas de argila). Solos com maior teor de argila
apresentam maior imobilização de C e N pela biomassa microbiana

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A biomassa microbiana é proporcionalmente a menor fração do C orgânico do solo.
Apresenta rápida ciclagem, responde intensamente às flutuações sazonais de umidade e
temperatura, ao cultivo e ao manejo de resíduos. NESSE SENTIDO É POSSÍVEL UTILIZA-LA
COMO INDICADOR BIOLÓGICO DOS NÍVEIS DA MATÉRIA ORGÃNICA DO SOLO OU
COMO ÍNDECE DE AFERIÇÃO DA SUSTENTABILIDADE DE SISTEMAS DE
PRODUÇÃO.
A adição de M.O pode levar á um novo equilíbrio em situações em que a conversão de um
ecossistema natural em agricultura ou pastagem resultou em declínio da matéria orgânica do solo
e, conseqüentemente, em mudanças nos atributos físicos, químicos e biológicos do solo.

3.5.2. Respiração do solo ( reflete a atividade microbina)

Quanto à fonte de carbono e energia os microrganismos do solo podem ser
classificados em:
-Autotróficos – fotoautotróficos e quimioautotróficos
-Heterotróficos – saprofíticos e parasíticos

Os autotróficos utilizam o carbono do CO2. Os fotoautotróficos obtém carbono do CO2 e
energia da luz (ex; algas verde-azuladas – cianobactérias que fazem fotossíntese). Os
quimioautotróficos obtém carbono do CO2 e energia da oxidação de substâncias inorgânicas
simples. Um exemplo clássico é dos bactérias que fazem nitrificação – nitrossomonas e
nitrobacter ( NH4 --- NO2----NO3 ; oxidantes do enxofre: Thiobacillus thiooxidans ( So + ½ O2 +
H2O ------ H2SO4).
Os heterotróficos obtêm carbono e energia da oxidação de substâncias orgânicas
complexas. A maioria dos microrganismos do solo são heterotróficos. Ex; microrganismos que
fazem amonificação (Pseudomonas, Bacullus mycoides etc.) Os heterotróficos saprofíticos se
alimentam da matéria orgânica morta – os amonificadores por exemplo. Os parasíticos se
alimentam de matéria orgânica viva. Ex. Fungo Fusarium graminearum causador da giberela do
trigo.

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Considerando-se a natureza fortemente heterotrófica da população microbiana do solo, o
substrato orgânico geralmente torna-se fator estressante, que limita a atividade microbiana. Na
maioria dos solos ocorre uma explosão populacional em resposta à adição de carbono orgânico.
Observando-se esta verifica-se um aumento de 241 e 748%, respectivamente, pela adição
de substrato orgânico ao solo. O manejo adequado dos restos culturais constitui-se um fator
crítico para o equilíbrio da população, atividade microbiológica e produtividade dos solos.
Assim, o homem pode alterar a química do solo e, conseqüentemente a quantidade e qualidade
dos microrganismos presentes naquele sistema de produção.

Como medir a atividade micrcrobiana
(CH2O)n + O2------ CO2 + H2) + energia (ATP)
Desta forma, a atividade metabólica dos microrganismo pode ser medidaem termos
metabólicos através de indicadores como o CO2 liberado e O2 consumido, atividades enzimáticas
(fosfatase, urease, desidrogenase – correlacionada com a respiração microbiana quando fontes
externas de C são adicionadas ao solo) celulase..
A respiração dos microrganismos do solo pode ser mensurada através do CO2 liberado ( é
mais vantajoso pois reflete a atividade de aeróbios e anaeróbios) no campo pela retirada de
amostras com material resistente ao impacto. Dessas amostras retiram-se as raízes, sendo o solo
colocado num cilindro contendo um recipiente com solução de NaoH ou KOH. O cilindro e
vedado e as medidas são feitas concomitantemente com a respiração edáfica.
No laboratório a respiração basal ou estimulada pode ser medida. Neste caso, tem sido
largamente usada para estudo sobre influências de diversos atributos físicos do solo, como
umidade, temperatura, e aeração efeitos de resíduos usados na agricultura, pesticidas etc.) sobre
a mineralização da matéria orgânica do solo.. Como o solo é manipulado e reirado as raízes, esas
medidas de laboratório muitas vezes são questionadas, no entanto, outros acham que esse método
de respiração basal ou estimulada é capaz de fornecer resultados válidos sobre a atividade
microbiana dos solos, que, em alguns casos, é utilizada como índice de fertilidade dos solos.

Figura 6 – Porcentagem acumulada de 14CO2 desprendido, resultante da aplicação de
14C-
atrazina, durante 63 dias de incubação

A quantificação do 14CO2 desprendido no solo LE, mostrou uma fase inicial de
mineralização lenta até os 21 dias e, à partir daí, uma fase exponencial crescente de liberação
(Figura 6), atingindo valores acumulados de 7,26 % do total da radioatividade aplicada, no final
do período (Figura 7). Na fase de maior mineralização, provavelmente, a clivagem do anel de
atrazina pela ação dos microrganismos do solo foi mais acentuada. Este comportamento é típico
da degradação microbiana de pesticidas e foi descrito por Kaufman & Kearney (1970).
No solo GH, a curva manteve-se praticamente constante, apresentando ausência da fase
exponencial e intensidade de mineralização bastante inferior ao LE (Figura 6). Ao final da
incubação, o valor acumulado de 14CO2 desprendido foi de apenas 0,12 % da radioatividade
aplicada (Figura 7). Este mesmo comportamento foi observado por Nakagawa et al. (1995) em
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63
Tempo de incubação (dias)
%
1
4 C
O
2
de
sp
re
nd
id
o
LE
GH

18
ensaio de laboratório com os solos LE e GH, no entanto, os valores acumulados encontrados no
experimento foram bem maiores (28,5 e 5,0 %, respectivamente) .
A variação da intensidade de desprendimento de 14CO2 nos dois solos, pode estar
relacionada principalmente às diferenças no teor de matéria orgânica. No solo LE este valor é de
8,0 g kg-1 e no GH 65,8 g kg-1. Desta forma, a maior quantidade de sítios de adsorção no solo
GH, propiciaria uma maior adsorção da molécula e, consequentemente, estaria menos disponível
para ser mineralizada. Anderson & Domisch (1978) afirmam que a taxa de metabolismo
microbiano de pesticidas no solo, varia em função da disponibilidade da molécula para os
microrganismos e do sistema de enzimas capaz de degradá-la. Em estudo de mineralização da
atrazina Kontchou & Gschwind (1995) verificaram que em solo com alto teor de matéria
orgânica, a taxa de biodegradação foi limitada pela baixa disponibilidade da molécula, em função
da maior adsorção.
Outro aspecto a ser considerado é que a atrazina é um herbicida básico, podendo receber
um íon hidrogênio (H+) no nitrogênio do anel heterocíclico e ser adsorvido às superfícies
negativas das partículas do solo. Desta forma, valores baixos de pH propiciariam a protonação e,
consequentemente, aumentarim a adsorção da atrazina, diminuindo, consideravelmente, a sua
velocidade de degradação (Krovac et al., 1986). O baixo valor de pH do solo GH poderia
propiciar a protonação uma vez que é sabido que o pH da superficie coloidal pode ser até duas
vezes inferior ao pH medido em suspensão (Green & Karickhoff, 1990). Além do que, estudos de
Villar et al. (1996) mostraram que em solos ácidos a atrazina pode sofrer degradação química
formando o metabólito não tóxico hidroxiatrazina. De acordo com Wilkelmann & Klaine (1991),
descloração e subsequente hidroxilação da atrazina para hidroxiatrazina, um metabólito não
fitotóxico, contribui para a formação de resíduos ligados e desativação do herbicida.

Atualmente o grande desafio da ciência do solo é demonstrar a relação entre os níveis de
atividade biológica do solo e o funcionamento sustentável do ecossistema. Nesse sentido, uma
maioria de pesquisadores considera que a medida mais prática do “status biológico” do solo seja
a da biomassa microbiana. Assim a biomassa e ativoidade microbiana devem fazer parte dos
estudos de ciclagem de nutrientes, tendo como enfoque a sua contribuição na decomposição e
mineralização da matéria orgânica e, conseqüentemente, na fertilidade do solo, por meio da

19
ciclagem microbiana, que torna os nutrientes disponíveis para as planrtas. Além disso, esses
dados quando associados aos valores de pH, teores de C orgânico, N total, umidade e argila do
solo, permitem uma avaliação sistêmica do manejo adotado e a obtenção de índeces de aferição
da sustentabilidade.

4. Considerações práticas

Aqui no Brasil o sistema de Plantio Direto tem contribuído significativamente para o
avanço quantitativo e qualitativo da agricultura de grande parte da região tropical brasileira.
Consagrado como o sistema conservacionista mais efetivo na resolução dos problemas de
degradação dos frágeis solos dos trópicos, reduzindo os custos de proteção ambiental, o Plantio
Direto tem representado o melhor caminho para a diminuição dos custos de produção e
sustentabilidade da produtividade agropecuária, sendo adaptado a todos os tamanhos e tipos de
exploração.
A Embrapa Solos tem participado ativamente da implantação e divulgação do Plantio
Direto no Brasil, atuando nas áreas de diagnóstico dos processos químicos, físicos e biológicos
do solo.
São realizados estudos do solo a fim de aperfeiçoar as estratégias de manejo da fertilidade
para a produção de alimentos, sem esquecer os cuidados com o meio ambiente Um dos principais
trabalhos feitos é o de comparação entre o Plantio Direto e o convencional (aração e gradagem).
Hoje é possível além de ver a quantidade da matéria orgânica do solo também observar a
qualidade desta componente.Temos condições não só de avaliar o Plantio Direto em relação ao
convencional mas também, dentro do Plantio Direto, podemos avaliar diferentes rotações de
cultura. Ou seja, tanto no Plantio Direto quanto no convencional, avaliamos a contribuição de
diferentes adubos verdes na qualidade da matéria orgânica e o efeito disto na melhoria das
propriedades físicas e químicas do solo.

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Outro estudo de importância executado pela Embrapa Solos é o de avaliação da
contribuição das frações da matéria orgânica na agregação do solo. A agregação do solo é um
fenômeno importante no combate à erosão.
Estudos de fracionamento físico da matéria orgânica também servem como indicadores de
degradação do solo.(partículas maiores –menos degradadas e menores mais degradadas) Procura-
se checar se existe um indicador de degradação da matéria orgânica do solo que forneça uma
espécie de aviso antecipado da degradação antes que ela se consolide, alertando aoagricultor de
que determinado manejo de solo acarretará sua degradação completa em cinco ou dez anos.
Nos laboratórios da Embrapa Solos é possível quantificar os diferentes compartimentos de
matéria orgânica do solo e checar a qualidade desse material. Esses compartimentos têm
diferentes velocidades de decomposição e, observando essas diferenças, temos condição de aferir
a contribuição da matéria orgânica para a ciclagem de nutrientes.
Hoje, no mundo inteiro, procura-se descobrir o quanto os sistemas agrícolas contribuem para o
sequestro de carbono. Na Embrapa Solos são efetuadas medições da quantidade de carbono no
solo de zero até sessenta centímetros, buscando quantificar a massa de carbono em tonelada por
hectare em diferentes ecossistemas do Brasil a fim de medir o estoque de carbono sob Plantio
Direto, plantio convencional e sob solo não cultivado. Estes estudos são parte de uma avaliação
da contribuição dos diferentes tipos de manejo de solo para o sequestro de carbono.
Também está sendo conduzido pelos pesquisadores um estudo sobre a compactação do solo sob
Plantio Direto.
O Plantio Direto criou uma situação na qual é vital testar ferramentas de agricultura de
precisão para aumento da produtividade, consonante com limitações do meio-ambiente. Os
procedimentos normais de amostragem de solo para recomendação de adubação estão sendo
insuficientes para resolver o problema que o produtor enfrenta de variação de produtividade
numa área onde, teoricamente, todos os nutrientes estão presentes em teor adequado.
Buscando resolver essas variações desenvolve-se uma estratégia de amostragem do solo para
áreas onde a amostragem convencional naõ tem funcionado e, neste estudo, são utilizadas
ferramentas de agricultura de precisão.
Está sendo testada a hipótese de que, para aperfeiçoar a recomendação de adubação do solo em
Plantio Direto, é necessário combinar mapa de colheita, teores de nutriente no solo
georeferenciados e os teores de nutrientes na planta também georeferenciados. Combinando esses

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três mapas, testa-se a possibilidade de identificar o que está causando a diminuição da
produtividade. Também é realizado o monitoramento meteorológico nestas áreas para verificar se
o efeito clima altera os resultados obtidos.
As ferramentas da agricultura de precisão podem ser imprescindíveis não só no
aperfeiçoamento da recomendação de fertilizantes para o aumento da produtividade, como
também para evitar a aplicação excessiva de adubo, fator de poluição ambiental.
Também foi monitorada a diversidade de rizóbios (bactérias fixadoras de nitrogênio) no solo sob
Plantio Direto e convencional. Existe uma tendência do Plantio Direto ter uma diversidade
microbiana diferenciada em relação ao plantio convencional. Está sendo desenvolvida na
Embrapa Solos uma nova metodologia para avaliar essa diversidade, baseada em extração de
DNA do solo e a caracterização desse DNA microbiano. Nesta metodologia não é necessário
isolar o microorganismo, ou seja, trabalha-se com o material genético puro.
Está sendo aplicada esta metodologia em uma área na Embrapa Arroz e Feijão, em Goiás, através
do monitoramento de uma área com Plantio Direto de arroz, avaliando o efeito da rotação de
culturas com leguminosas ou gramíneas em comparação com o tratamento sem rotação de
cultura, onde existe apenas a cultura principal: arroz em um ano, soja no outro. Estão sendo feitas
duas coletas de material por ano, uma na época da safra e outra na época da cultura de inverno /
rotação. Está sendo avaliado o efeito de sazonalidade e do manejo do solo.
Dados obtidos pela Embrapa Soja e IAPAR utilizando técnicas convencionais de isolamento de
microorganismos mostram que o Plantio Direto realmente causa um aumento considerável da
biodiversidade do solo. Isso já era esperado, uma vez que o Plantio Direto cria condições mais
favoráveis ao crescimento de organismos e fauna do solo (minhocas, formigas, etc.) que
praticamente são ausentes das áreas de plantio convencional em virtude da desagregação e da
compactação do solo nestas áreas. Nas áreas de Plantio Direto ocorre um aumento da vida no
solo, ao aumentar-se a quantidade de palha e carbono.
A Embrapa Solos pretende ter um entendimento de todo o processo ecológico do solo que ocorre
no sistema de Plantio Direto, já que o desconhecimento é grande. A partir deste conhecimento
poderemos modelar as respostas de um solo quando se entra com diferentes tecnologias, como
diferentes sistemas de rotação ou diferentes espécies na rotação de cultura. Desta maneira
buscamos maximizar e otimizar a nutrição da cultura agrícola e da produção de alimentos.

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Finalizando, vale citar a iniciativa da Embrapa Solos junto ao Global Environment Facility
(GEF), visando a preservação da biodiversidade em Bonito, Mato Grosso do Sul, com sistemas
baseados no Plantio Direto.

5. Conclusões

A matéria orgânica tem uma importância muito grande na sustentabilidade dos
ecossistemas, influenciando sobremaneira nos atributos químicos, físicos e biológicos do solo.