Post on 24-Nov-2018
QUÍMICA DA MATÉRIA
ORGÂNICA DO SOLO
MARIO MIYAZAWA, químico, Dr
miyazawa@iapar.br
CEZAR F. ARAÚJO Jr, agrônomo, Dr
cezar_araujo@iapar.br
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
MUITO OBRIGADO PELA
PARTICIPAÇAO !!!!
MARIO MIYAZAWA, químico, Dr
miyazawa@iapar.br