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QUÍMICA DA MATÉRIA

ORGÂNICA DO SOLO

MARIO MIYAZAWA, químico, Dr

[email protected]

CEZAR F. ARAÚJO Jr, agrônomo, Dr

[email protected]

mailto:[email protected]

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


arg

ila

, %

0

7

15

30

60

120

240

365

Londrina, 0 a 10cm

0

35

70


arg

ila

, %

0

7

15

30

60

120

240

365

Londrina, 20 a 40cm

0

35

70


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

MUITO OBRIGADO PELA

PARTICIPAÇAO !!!!

MARIO MIYAZAWA, químico, Dr

[email protected]

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