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QUÍMICA DA MATÉRIA
ORGÂNICA DO SOLO
MARIO MIYAZAWA, químico, Dr
CEZAR F. ARAÚJO Jr, agrônomo, Dr
INTRODUÇÃO
FONTES DA MATÉRIA
ORGÂNICA
* Tecidos vegetais (caule, raiz, folha)
* Estercos de animais,
* Material compostados,
* Resíduos agroindustrial,
* Animais e microrganismos mortos
FATORES-
ACÚMULO DA MATÉRIA
ORGÂNICA NO SOLO
* Latitude: latitude MO,
* Altitude: altitude MO,
* Temperatura: quente MO,
* Textura: argila MO,
Umidade: umidade MO,
Aeração: ausência de O₂ MO,
Raios solares: radiação MO,
Alumínio: alumínio MO,
Acidez: pH MO,
Vegetal: lignina, tanino MO,
: C/N MO,
Acúmulo da MO no solo
Acúmulo da MO
Latitude
Altitude
Tropical Tropical Sibéria
Alta
M. orgânica
Al-complexo
Al³⁺ livre
Baixa
M. Orgânica
Al³⁺ livre
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
DO MATERIAL
VEGETAL
Insolúveis:
- celulose
- lignina
- hemicelulose
- proteína
Solúveis: - ácidos orgânicos
- açúcares
- amino ácidos
- taninos
ÁCIDOS ORGÂNICOS DOS
TECIDOS VEGETAIS
ALIFÁTICOS:
cítrico, malônico, maleico, tartárico,
oxálico, butílico, succínico, fumárico
AROMÁTICOS:
salicílico, caféico, vanílico,
coumárico, protocatéico, gálico,
hidroxibenzoico
Fumárico
Ácidos alifáticos
maléico
O HO
OH
O
Oxálico
OH
HO
O
O
HO
O
OH
O
Tartárico
HO
OH
O
OH
O
OH
Citrico
HO
OH
O
O
OH
HO
O
Malônico
O
HO
O
OH
HO
O
OH
O
succínico OH
HO
O
OH
O Málico
O
OH
O HO
OH
O
Aconítico
O
OH
HO
HO
Caféico
OH
O OH
p-coumárico
OH O
OH
HO Ferúlico
O OH
CH3O
OH
Vanílico
O OH
HO
OH
Gentísico
O HO
HO
OH
Protocatéico
O HO
OH
Salicílico
Ácidos aromáticos
Tempo (minutos)
5 10 15 20 25
Tempo (minutos)
5 10 15 20 25
Tempo (minutos)
5 10 15 20 25
Aveia preta Nabo forrageiro Tremoço Azul
60 d
75 d
90 d
120 d
Ácidos alifáticos Franchini et al., 2000
NEUTRALIZAÇÃO DA
ACIDEZ DO SOLO POR
MO
Neutralização do Al3+ e H+ por Calagem
CaCO₃ + 2H₂O H₂CO₃ + 2OH⁻
OH⁻ + H⁺ H₂O
Hidrólise de Al
Al3+ + n(OH)- Al(OH)2+;
Al(OH)2+; Al(OH)3; Al(OH)4⁻ ;
Disponibilidade de nutrientes:
- aumento de P, Ca e Mg,
- redução de Fe, Mn, Zn,
- aumento decomposição da MO,
Neutralização da acidez do solo
por MO
Solo ácido (aumento de pH)
R-COOM + H+ R-COOH + Mn+
(M = Ca, Mg, K)
Solo alcalino (diminuição de pH)
-OH + OH- -O- + H2O
Málico
O H
H O
O
O H
O Málico
H₂O
+ n OH⁻
O¯
K O
O
Oˉ
O
Ca
Neutralização do Al3+ por MO
Hidrólise de Al
Al3+ + n(OH)- Al(OH)2+;
Al(OH)2+; Al(OH)3; Al(OH)4
Complexos Orgânicos de Al
Al3+ + L AlL0 ; AlL2n-
(L = ligantes orgânicos)
Estrutura molecular
complexos Al-orgânico
Al
CH2 COO- C O C O
C O C O
O O
CH2 -OOC
COO-
CH2
CH2
COO-
Al
OH
C O CH O
HC O C O
O
O
COO-
CH
HC
-OOC
OH
Al
C O C O
HC OH CH HO
O
O
CH2OH
(HC OH)4
CH2OH
(HC OH)4
CITRATO
GLUCONATO
TARTARATO
Al³⁺.6H₂O tóxico
TRANSPORTE DE
CÁTIONS NO SOLO
POR LIGANTES
ORGÂNICOS
Calagem plantio direto, 12 meses após aplicação
Miyazawa e Watanabe, 2004
3
5
7
0 ton 6 ton 12 ton
pH
pH
0 a 5cm 5 a 10 10 a 20 20 a 40
0,0
0,8
1,6
0 ton 6 ton 12 ton
Al, c
mo
l/k
g
Al
0 a 5cm 5 a 10 10 a 20 20 a 40
0
3
6
0 ton 6 ton 12 ton
Ca
, cm
ol/k
g
Ca
0 a 5cm 5 a 10 10 a 20 20 a 40
Acúmulo de K no Solo
0
20
40
60
0 0,5 1
K, cmol/kgpr
ofun
. cm
PC
PD
Íons da solução de
solo
Cátions: K+ , Na+ , NH4+, H+
Ca2+, Mg2+,
Mn2+, Fe2+, Zn2+, Cu2+
Al3+ , Fe3+, Cr3+
Ánions: NO3-, HCO3
-, Cl-, F-, OH-
SO42-, CO3
2-, S2-, B4O72-
HPO42- , R-COO-, Φ-COO-
Estrutura molecular
complexo M-orgânico
M
CH2 COO- C O C O
C O C O
O O
CH2 -OOC
COO-
CH2
CH2
COO-
M
OH
C O CH O
HC O C O
O
O
COO-
CH
HC
-OOC
OH
M
C O C O
HC OH CH HO
O
O
CH2OH
(HC OH)4
CH2OH
(HC OH)4
CITRATO
GLUCONATO
TARTARATO
M = Ca, Mg, Mn, Zn
Ordem da lixiviação de
cátions no solo
Solos minerais:
K+ > Mg2+ > Ca2+ > Al3+
Complexos orgânicos:
AlL > CaL > MgL > K+
Espécies: Ca2+; CaL+; CaL⁰; CaL⁻;
Condições para
transporte de cátions
Transporte de Ca:
pK CaL1 < pK Al-Hum
pK Al-Hum > pK AlL1
Transporte de Al:
pK AlL > pK Al-Hum
Transporte de K:
K+, não forma complexo ML
EFEITO DO
ADUBO VERDE
ADUBO VERDE INVERNO
FEIJÃO: INVERNO
NABO FORR.
NABO FORR.
SEM COBERT.
SEM COBERT.
DESCOB.
NABO FORR.
AVEIA PR.
SOJA - cobertura inverno
– P – P + P + P
HPO₃ livre
+P
+ P
– P
– P
AlPO₄,
FePO₄
Redutor,
Complexante
SUBSTÂNCIAS
HÚMICAS
SOBRE
PLANTAS
ÁCIDO HÚMICO
SUBSTÂNCIAS HÚMICAS
* baixa concentração de nutrientes
* resiste a decomposição microbiana
* desenvolvimento radicular
* produção de plantas
* resistência ambiente adversa
* qualidade de frutas
CONTROLE HÚMICAS
RAIZ DE SOJA
Solução
completa
Carvalhal &
Miyazawa,
2010
controle Turfa 1,0%
F.Porco 1% controle
Solo
Solo
Rocha &
Miyazawa,
2012
TERRAS
PRETAS
DE
ÍNDIO
SOLOS DAS AMAZONAS
Teixeira et al. Embrapa, 2009
TERRA PRETA NORMAL
TERRA PRETA DE ÍNDIO
Características das substâncias
húmicas
Há centenas de anos (500 a 1000),
• MO = 5 a 10%;
• Rico em P, Ca, Mg e K,
• Espessura 0,5 a 3 m,
• Cultiva lavoura 30 a 40 anos,
• Resistência da MO a decomposição,
• Há muitos pesquisadores estudam
terra preta.
OUTROS EFEITOS
DA MO NO SOLO
• Disponibilidade de Mn
• Disponibilidade de P
• Adsorção de metais pesados
• Redução de Mn, Fe e S
COBERTURA VEGETAL DO SOLO
Umidade e Mn do Solo
Cobertura do solo na disponibilidade de Mn
JURKEVICZ & MIYAZAWA (2013)
Mn disponível do solo (11 dias após chuva)
Cobertura, t/ha 0,0 3,0 10,0
Umidade, % 5,8 11,3 27,4
Solo- Mn, mg/kg 34,0 19,5 8,9
Adsorção de Cu2+
manejo do solo Andrade et al. (1998) Cu 10-4 mol kg-1 solo
0
10
20
30
40
9 11 13 15 17
Pro
fun
did
ade
, cm
Plantio direto
Plantio convencional
DISPERSÃO DA ARGILA
ESTERCO DE ANIMAIS
Dispersão Argila
Arapongas, 0 a 10cm
0
20
40
60
Suíno 1,0% Suíno 2% Ave 1,0% Ave 2,0%
arg
ila
, %
0
7
15
30
60
120
240
365
Arapongas, 20 a 40cm
0
20
40
60
Suíno 1,0% Suíno 2% Ave 1,0% Ave 2,0%
arg
ila
, %
0
7
15
30
60
120
240
365
Londrina, 0 a 10cm
0
35
70
Suíno 1,0% Suíno 2% Ave 1,0% Ave 2,0%
arg
ila
, %
0
7
15
30
60
120
240
365
Londrina, 20 a 40cm
0
35
70
Suíno 1,0% Suíno 2% Ave 1,0% Ave 2,0%
arg
ila
, %
0
7
15
30
60
120
240
365
CONHECIMENTO
MATERIA ORGÂNICA
Matéria prima Transfor-
mação Produto
?
Conhecimento
Substâncias Húmicas
CONCLUSÕES
A acidez do subsolo pode ser
neutralizado com material vegetal
Maiores teores de ácidos orgânicos
estão antes da maturação dos tecidos
vegetais
Efeito dos ácidos orgânicos é imediato
Efeito sobre pH e Al é transiente
CONCLUSÕES
Substâncias húmicas estimulam
desenvolvimento radicular
Matéria orgânica reduz biodisponibilidade de
metais pesados
Cobertura vegetal reduz oscilação
da disponibidade de Mn
Material orgânico pode aumentar dispersão da
argila
