LSO400 – Transformações do LSO400 – Transformações do Carbono no SoloCarbono no Solo

Fernando D. Andreote

Nossa vida se baseia em carbonoNossa vida se baseia em carbono

Carbono no soloCarbono no solo

SoloSolo Gt de CGt de CBiotaBiota 500500HúmusHúmus 15001500Combustível fóssilCombustível fóssil 10.00010.000

O solo possui uma quantidade de O solo possui uma quantidade de carbono estocada sob diversas formascarbono estocada sob diversas formas

decomposição

• imobilização de nutrientes• mineralização de nutrientes

efeito estufa

biomassamicrobiana

trocas solo/atmosferafeedback

• produção de gases

N2OCH4

CO2

Macro e mesofauna

CO2

Proteínas Carboidratos LipídeosLignina Outros

Dinâmica da decomposição de resíduos

Proteínas Carboidratos LipídeosLignina Outros

CO2

Dinâmica da decomposição de resíduos

Substâncias húmicasProteínas Carboidratos LipídeosLignina Outros

CO2

Dinâmica da decomposição de resíduos

Resíduo Vegetal(100%)

C-solúvel(20%)

C-microbiano

C-lignina(20%)

C-celulose(60%)

C-Húmus

Biodegradação de restos vegetais no soloBiodegradação de restos vegetais no solo

Ácidos FúlvicosÁcidos Fúlvicos

Ácidos HúmicosÁcidos Húmicos

Fracionamento da MOFracionamento da MO

CeluloseCelulose20 a 50% da matéria seca20 a 50% da matéria secaHemiceluloseHemicelulose10 a 30 % da matéria seca10 a 30 % da matéria secaLigninaLignina5 a 30% da matéria seca5 a 30% da matéria secaProteínasProteínas2 a 15% da matéria seca2 a 15% da matéria secaC-solúvelC-solúvelAté 10%Até 10%Ceras, graxas, pigmentos e outros compostosCeras, graxas, pigmentos e outros compostosMenos 10%Menos 10%

Resíduos vegetais: C orgânico no soloResíduos vegetais: C orgânico no solo

MonossacarídeosMonossacarídeos

ProteínasProteínas

HemiceluloseHemicelulose

CeluloseCelulose

LipídeosLipídeos

Compostos fenólicosCompostos fenólicos

LigninaLignina

LentaLenta

RápidaRápida

Degradação de resíduos vegetais no soloDegradação de resíduos vegetais no solo

AçúcaresAçúcaressimplessimples

CeluloseCelulose

AmiloseAmilose

AmilopectinaAmilopectina

LigninaLignina

Compostos de C em restos vegetaisCompostos de C em restos vegetais

Metabolismo: potencial redox

Decomposição de resíduos orgânicos

Condições ideais aos processos de oxidação

oxidaçãoenzimática

(C, 4H) + 2O2

compostos contendo

carbono e hidrogênio

CO2 + 2H2O + energia 478 kJ mol-1 C

R

Condições aeróbicas

Dinâmica da decomposição de resíduos

Oxidação parcial dos compostos orgânicos

CO2 + CH4 CH3COOH Archeametanogênicas

CO2 + 4H2 Archea

metanogênicas 2H2O + CH4

Decomposição de resíduos orgânicos

Condições anaeróbicas

4CH3COOH + CO2 + 3CH4 acetato

4C2H5COOH + 2H2O propionato

Archeametanogênicas

acetato

Dinâmica da decomposição de resíduos

Ciclo do carbono

CO2 CH4

CH2OOrganismosfotossintetizantes

Organismosmetanogênicos

- propionato- acetato

Organismosmetanogênicos

- H2

OrganismosMetanotróficos

Organismosaeróbios

- respiração

Relação C/N do material orgânico incorporado

Material orgânico %C %N C/N

Serragem 50 0,005 600/1Palha de trigo 38 0,5 80/1Milho 40 0,7 57/1Resíduos de cana-de-açúcar 40 0,8 50/1Grama fertilizada 40 1,3 31/1Feno de alfafa maduro 40 1,8 25/1Esterco de curral curtido 41 2,1 20/1Composto maduro 40 2,5 16/1Feno de alfafa jovem 40 3,0 13/1Lodo de esgoto digerido 31 4,5 7/1Microorganismos do solo BactériasBactérias 5050 10,010,0 5/15/1 ActinomicetosActinomicetos 5050 8,58,5 6/16/1 FungosFungos 5050 5,05,0 10/110/1Matéria orgânica do solo Horizonte Ap de Molisol 56 4,9 11/1 Horizonte A1 de Ultisol 52 2,3 23/1 Horizonte B médio 46 5,1 9/1

Dinâmica da decomposição de resíduos

Relação C/N dos resíduos

N solúvel no solo

Adição de resíduos C/N < 25Tempo

Rel

a ção

C/N

Relação C/N do material orgânico incorporado

Atividade microbiana CO2 evoluído

Atividade microbiana (CO2 evoluído)

N solúvel no solo

Período de diminuição do nitrato

TempoAdição de resíduos C/N >25

Rel

a ção

C/N

Relação C/N dos resíduos

Dinâmica da decomposição de resíduos

RelaçãoRelação Imobilização (I) / Imobilização (I) / Mineralização (M)Mineralização (M)

DisponibilidadeDisponibilidade

C/N C/P C/SC/N C/P C/S

>30 >300 >30 >300 >400>400

I > MI > M DiminuidaDiminuida

20-30 200-300 200-20-30 200-300 200-400400

I = MI = M InalteradaInalterada

<20 <200 <20 <200 <200<200

I < MI < M AumentadaAumentada

No geral, a decomposição de restos culturais com 40% C e 1,6% N (relação C:N 25:1) resulta em I = M

Para a decomposição 100 kg de palhada (0,6% N) deve-se adicionar 1 kg de N

Relação C/N/P/S e a disponibilidade de Relação C/N/P/S e a disponibilidade de nutrientesnutrientes

Bibliografia recomendada