Aula 5 - Ciclo do Carbono 1

Prévia do material em texto

Biologia	do	Solo	-	Agronomia	
Carbono	no	solo	
Estoques,	frações	e	transformações	biológicas	
	Prof.	Dennis	Goss	
	Lages	(SC),	Maio	de	2018.	LAGES (SC), MAIO DE 2019Lages (SC), Julho de 2020.
3
Transformações biológicas do carbono no solo
Porque é importante 
estudarmos o Carbono 
(C)???
9Participa da composição de 
todos os componentes 
orgânicos;
9 Existem cerca de 10 milhões 
de compostos de carbono;
9Matriz energética;
4
Transformações biológicas do carbono no solo
¾ Melhora a estruturação
física;
¾ Melhoria da agregação;
¾ Porosidade do solo;
¾ Melhoria na infiltração e
armazenagem de água;
¾ Aumento na disponibilidade
de nutrientes;
¾ Melhoria da qualidade
biológica do solo.
Importância do C no solo.
¾Compreendem duas etapas:
¾Fixação do CO2
5
Transformações biológicas do carbono no solo
¾Regeneração
6
Transformações biológicas do carbono no solo
Fonte: Cardoso & Andreotti, 2016.
Transformações biológicas do carbono no solo
7
Adaptado de Moreira & Siqueira, 2006
9
Transformações biológicas do carbono no solo
COMPARTIMENTO ESTOQUE %
Atmosfera 766 Gt 1,6
Matéria Orgânica do Solo 1.500 1.600 Gt 3,4
Plantas 540 610 Gt 1,3
Oceanos 38.000 40.000 Gt 85,1
Reserva de combustíveis 
fósseis 4.000 Gt
8,5
Estoques globais de C:
Fonte: Schieber, 2016. 
8
Transformações biológicas do carbono no solo
Um dos maiores 
reservatório de C
Composição do solo
Fonte:	Fierer	(2017)	
C	da	biomassa	microbiana	ao	redor	do	globo	
Fonte:	Fierer	(2017)	
C	da	biomassa	microbiana	de	diferentes	grupos	
Fonte:	Fierer	(2017)	
Fonte:	Fierer	(2017)	
11
Transformações biológicas do carbono no solo
Solos agrícolas: restos 
culturais, cobertura 
permanente do solo, 
práticas conservacionistas.
Florestas nativas e 
plantadas: Resíduos 
do dosel
12
Fases de decomposição dos resíduos do solo com serrapilheira (Burns & Martins, 
1986)
Fases Principais Aspectos
Redução do tamanho das partículas Fauna do solo promove a fragmentação, ocorre 
pouca ou nenhuma decomposição
Ataque microbiano inicia Substância mais facilmente decompostas, 
como proteínas, amido e celulose são atacadas 
por fungos e bactérias esporulantes formando 
biomassa e liberando CO2 e ácidos orgânicos
Ataque microbiano intermediário Subprodutos orgânicos e tecidos microbianos 
são atacados por uma variedade de 
microrganismos produzindo nova biomassa e 
perdas de C CO2
Ataque final Decomposição gradual das partes mais 
resistentes, como lignina por actinomicetos e 
fungos.
13
Transformações biológicas do carbono no solo
Fatores que afetam a taxa de decomposição
¾ Relação Carbono / Nitrogênio (C/N) do
material;
¾ Teores de Lignina, hemicelulose e celulose;
¾ Condições físicas e químicas;
¾ pH, disponibilidade de nutriente, atividade
biológica, manejo do solo...
¾ Temperatura;
¾ Umidade;
¾ Aeração;
21
Práticas de manejo do solo em relação a dinâmica (Fonte e Dreno) e 
aos gases no sistema solo-planta-atmosfera.
Aumenta a emissão de gases Armazena carbono e nutrientes no 
solo
9 Manejo do solo e sistemas de cultivos
inadequados 
9 Manejo conservacionista do solo, da cultura 
e restos culturais
9 Drenagem de solos orgânicos 9 Adição de matéria orgânica, uso de 
cobertura vegetal e adubos verdes
9 Práticas agrícolas que facilitam a erosão e 
degradação do solo
9 Uso correto de modo a maximizar a 
produtividade vegetal
9 Cultivos inundados (CH4) 9 Reflorestamento e revegetação de áreas 
degradadas
9 Desmatamento e queimadas 9 Controle da erosão do solo e conservação 
da água
24
Estoque global de C na vegetação e no solo na 
profundidade de 100cm.
Transformações biológicas do carbono no solo
Fonte: Adaptado de Machado et al., 2005
Fonte:	Lange	et	al	(2017)	
Estoques	de	C	no	solo	X	diversidade	de	plantas	
Fonte:	Lange	et	al	(2017)	
Estoques	de	C	no	solo	X	diversidade	de	plantas	X	C	microbiano	
25
Qualidade 
do solo
Química 
BiológicaFísica 
Fonte: Adaptado de Baretta (2015)
Transformações biológicas do carbono no solo
Qualidade do solo
26
O que define um 
bom bioindicador ?
¾ Sen ibilidade
¾ Ser de fácil mensuração;
¾ Ser universal na sua 
distribuição;
¾Apresentar baixo custo para 
análise.
Transformações biológicas do carbono no solo
Bioindicadores de qualidade do solo
Carbono Orgânico Total (COT)
¾COT - ideia geral do C no solo pode ser analisado em 
laboratório e/ou equipamentos específicos;
¾O entendimento das frações da MOS podem auxiliar:
¾Disponibilidade de nutrientes;
¾Taxas de mineralização do Nitrogênio (N);
¾Entendimento das práticas de manejo adotadas;
Transformações biológicas do carbono no solo
27
Degradabilidade Tempo
FRAÇÃO LÁBIL 
ATIVA
Rápida decomposição
substâncias de composição 
simples
menos de 1 ano
FRAÇÃO LÁBIL LENTA Decomposição
intermediária
substâncias recalcitrantes
menos de 10 anos
FRAÇÃO HÚMICA Difícil degradação
substâncias húmicas que 
interagem fortemente com a 
matriz do solo
mais de 10 anos 
28
Frações da M.O
Transformações biológicas do carbono no solo
Fonte: Adaptado de Moreira & Siqueira, 2006.
¾Fração ativa da MOS
¾1 a 5 % do Corg
¾Atua:
¾Formação do solo;
¾Decomposição de resíduos;
¾Ciclagem de nutrientes;
¾Biorremediação de poluentes.
Transformações biológicas do carbono no solo
29
Carbono da biomassa microbiana (CBM)
5 a 10% raízes
15 a 30% fauna
60 a 80% microrganismos
Transformações biológicas do carbono no solo
30
Determinação do CBM pelo método de fumigação 
– extração 
Fonte: Faleiro, Andrade e Reis Júnior, 2011. 
36
Transformações biológicas do carbono no solo
31
¾ Soma total de todas as funções metabólicas nas quais o CO2 é
produzido;
¾ Bactérias e os fungos (microrganismos) são os principais
responsáveis pela maior liberação de CO2 via degradação da
matéria orgânica.
Determinação da respiração basal do solo (RBS)
Determinação da respiração basal do solo (RBS)
Transformações biológicas do carbono no solo
32
NaOH
Incubação
10 dias de análise -
Avaliação diária do CO2
ClBa2 – paralisa captação 
de CO2
¾ NaOH – base – capta o CO2 produzido pelos microrganismos na 
respiração;
¾ HCl – titulação, análise do CO2 na amostra RESULTADO
mg C CO2/g = mg C 
evoluído a CO2 por 
grama de solo
39
Transformações biológicas do carbono no solo
Fonte: Bröring, 2013.
33
Transformações biológicas do carbono no solo
¾qCO2 quociente metabólico
¾Quanto da biomassa é atuante? fatores de stress inibem atividade
¾Relação respiração e quantidade de biomassa
¾qCO2 = C-CO2 / Cmic (taxa de respiração dia,hora..) 
¾2/3 do C vão ser convertidos a CO2
¾qMIC - quociente microbiano
¾Qualidade do resíduo e ambiente fatores de stress da microbiota
¾ Relação entre o C ‘vivo C ‘morto
¾qMIC = Cmic/COT 
Medidas auxiliares
Transformações biológicas do carbono no solo
37Fonte: Bröring, 2013.
Fatores que afetam esses parâmetros
¾Fatores ambientais
¾Temperatura;
¾Umidade;
¾Vegetação;
¾Solo.
Transformações biológicas do carbono no solo
34
35
Fatores que afetam esses parâmetros
¾Fatores antrópicos
¾Manejo do solo;
¾ Queimadas;
¾ Adubação;
¾ Rotações de culturas;
¾ Cobertura do solo;
¾ Aplicação de agrotóxicos...
49
Transformações biológicas do carbono no solo
Obrigado!!!