MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.
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MATERIA ORGANICA
Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini
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•Formação de minerais argilosos secundários.
•Formação de húmus.
•Formação de complexos húmico-argilosos.
Dos processos que acontecem no solo, três são praticamente
exclusivos dele:
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MATÉRIA ORGÂNICA: componente essencial do solo• Favorece a transmissão de ar e água no
solo.
• É fonte é reservatório de nutrientes para plantas e organismos.
• Atenua os processos de compactação.
• Reduz os efeitos negativos do uso de agroquímicos.
• Estabiliza as partículas inorgânicas reduzindo o perigo de erosão.
• Ciclagem de carbono atmosférico.
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Términos Precisos:Materia orgánica en general:: comprende micro y meso comprende micro y meso organismos del suelo, raíces de plantas, todo material que organismos del suelo, raíces de plantas, todo material que provenga de organismos muertos y sus productos de provenga de organismos muertos y sus productos de transformación, descomposición y resíntesis.transformación, descomposición y resíntesis.Materia orgánica en sentido restringido: MO, igual al anterior : MO, igual al anterior excluyendo los organismos vivos y raíces. Aprox. 15% de la MO.excluyendo los organismos vivos y raíces. Aprox. 15% de la MO.
Residuo orgánico: restos de plantas y animales sin descomponer : restos de plantas y animales sin descomponer y sus productos de descomposición parcial.y sus productos de descomposición parcial.
Biomasa edáfica: materia orgánica presente como tejido : materia orgánica presente como tejido microbiano vivo.microbiano vivo.Edafón: conjunto de organismos que habitan el suelo.: conjunto de organismos que habitan el suelo.
Humus: Producto de la transformación, descomposición y : Producto de la transformación, descomposición y resíntesis de moléculas orgánicas en las cuales no quedan vestigios resíntesis de moléculas orgánicas en las cuales no quedan vestigios microscópicamente visibles de los tejidos o células originales.microscópicamente visibles de los tejidos o células originales.
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Composição média dos resíduos de plantas que se adicionam ao
solo
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Composição elementar da matéria orgânica do solo
Substancias Húmicas = 60-90%Sustancia não Húmicas = 40-10%
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Tasa de descomposición compuestos orgánicos
Azúcares, almidón y aminoácidos.
Proteínas
Hemicelulosa
Celulosa
Lípidos (ceras, grasas)
Lignina
Descomposición rápida
Descomposición lenta
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Descomposición de Compuestos Descomposición de Compuestos Orgánicos en el SueloOrgánicos en el Suelo
Tiempo (años)
Descom
posic
ión
(
%)
0
50
75
1 2
Lignina
Hemicelulosa
Celulosa
Hidrosolubles
3
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Ciclo do C na biosfera
Porta, 1994
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CICLO del CARBONO
ATMÓSFERA
3 t/ha FOTOSINTETIZADAS
2 t/haRESPIRADAS
GRANO
RESIDUOS(TALLOS Y RAÍCES)
2 t/ha AGREGADAS AL SUELO
SUELO
60 t/ha
30 cm
1 t/haCOSECHA
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MATERIA ORGÁNICA FRESCA PÉRDIDAS A LAATMÓSFERA: CO2
COMPUESTOSORGÁNICOSSENCILLOS
COMPUESTOS MINERALESSOLUBLES O GASEOSOS
NUTRIENTESMINERALES
PÉRDIDAS PORLAVADO
Mineralización
rápida
Descomposición ybiodegradación
BIOMASA MICROBIANA
HUMUS
humificación
Asimilación microbiana
Humificación directaMineralización lenta
Reorganizaciónmicrobiana
Transformações da MO.
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DECOMPOSIÇÃO: Partição e separação dos resíduos orgânicos incorporados ao solo nos seus componentes orgânicos básicos por ação mecânica da mesofauna.
Participação de enzimas extracelulares liberadas por vegetais e microorganismos
heterótrofos.
MINERALIZAÇÃO: Oxidação de unidades orgânicas básicas por meio de enzimas intracelulares.
AEROBIOSE = CO2, NO3-, SO4
-2, H2O, resíduos resistentes, grande quantidade de energia ANAEROBIOSE = CH4, H2, R- COOH, NH3, R-NH2, R-SH, H2S e resíduos resistentes
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Descomposición de la MO• Acción mecánica de la
mesofauna del suelo sobre los residuos orgánicos, particionandolos y separándolos en sus componentes orgánicos básicos.
• Mezcla con los componentes del suelo (arcillas, microorganismos)
Modificaciones químicas muy leves
Materiales orgánicos frescos
M.O. en proceso de descomposición
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O processo de decomposição e mineralização de restos orgânicos, é um processo exotérmico. A decomposição e mineralização libera 4-5 calorias por grama de material. Como resultado destes processos no solo produzem-se 5 frações de diferente estabilidade biológica:
• Resíduos carbonados de baixo peso molecular.
• Resíduos precursores do húmus.
• Lignina e produtos resistentes.
• Material orgânico adsorvido nos colóides do solo.
• Biomassa do solo (incluindo células e produtos de síntese microbiana).
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Magnitud del proceso de
mineralización
3-8% Compuestos no
húmicos
Residuos orgánicos
100g
60-80%
3-8%
Biomasa
HUMUS
10-30%
Complejo
Húmico
arcilloso
CO2
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Número deorganismosmicrobianos
Producción de CO2 y H2O
Compuestos orgánicos frescosaportados
Substancias húmicas edáficas(humus estable)
Contenido de C en el equilibrio (Co)
C.O
.S..
C
añ
adid
o
Compuestos sintetizados por microorganismos
Tiempo
(CA )
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NO-3
CO2
C/N
Semanas (tiempo)0 5 10 15
60
20 N
NO-3
Mineralización neta
Inmobilización neta
N
C/N
Adición de abono orgánico
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O A
CRResiduos de
PlantasMateria Organica
del Suelo
CO2
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Razão C/N aproximada das substâncias húmicas
8 - 15
C = 45 - 65 %O = 27 - 50 %
H = 3 - 6 %N = 2 - 12 %
Composição elementar das substâncias húmicas
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Substâncias húmicas
Stevenson, 1982
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Son compuestos altamente
polimerizados cuyo peso molecular
puede ir de 10.000 a más de 100.000, su
estructura aromática es
complicada y muy variable.
Estructura de las sustancias húmicas
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núcleo
puente
Grupos funcionales
Monómero
Estructura de las sustancias húmicas
núcleos
Grupos funcionales
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HUMIFICACIÓN
BIÓTICA ABIÓTICA
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Humificacón biológica y abiológica
Humificación biológica
• Con participación de microorganismos
• Mayor velocidad• Humus muy polimerizado• Color oscuro• Levemente ácido• Adecuada saturación de
bases• C/N = < a14• Alto peso molecular• Baja solubilidad
Humificación abiológicaSin participación de
microorganismos• Menor velocidad• Menos polimerizadoMas claro• Muy ácido• Escasa saturación de
bases• C/N 15-30• Menor peso molecular• Más soluble
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Factores que influencianla humificación
Humedad
Acidez
TemperaturaAireación
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Fraccionamiento químico de la materia orgánica
Materia Orgánica
Materia Orgánica no humificadaMateria Orgánica humificada
Fracción Soluble
PrecipitadoACIDOS HÚMICOS
InsolubleHUMINAS
Fraccionamiento densimétrico
Tratamiento con álcali
Tratamiento con ácido
No precipitadoACIDOS FÚLVICOS
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Complexos Húmico - Argilosos
Posíveis formas de união• Interposição entre películas de sesquióxidos
entre a fração orgânica e o material silicatado.
• Interposição de cátions.
• Interação dipolo – dipolo.
• Pontes Hidrogênio.
• Forças de van der Waals.
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Estrutura dos complexos húmico-argilosos e formação de agregados do solo.
Bonneau, 1987
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Organismos del Suelo
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Tipo Fuente de Energía
Fuente de Carbono
Ejemplo
Fotoautótrofos Luz CO2
Plantas superiores, algas, cianobacterias
Fotoorganótrofos LuzSustancias orgánicas
Algunas algas y bacterias
QuimioautótrofosSustancias minerales
CO2Nitrificadores, Thiobacillus
QuimiorganótrofosSustancias orgánicas
Sustancias orgánicas
Animales, protozoos, hongos y la mayoría de las bacterias
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Arena 50-2000 m
Limo 2-50 m
Arcilla < 2 m
Bacterias 0.5-1.0 m
Actinomicetes 1.0-1.5 m
Hongos 0.3-10 m
Nematodes1-2 mm (algunos son microscópicos)
Moluscos > 20 mm
Lombrices > 20 mm
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Definição:• Animais que participam direta ou
indiretamente dos processos de ciclagem de nutrientes que ocorrem no solo.
• “Verdadeiros Animais do Solo”apresentam mobilidade limitada (redução de asas), redução visual, respiração cutânea, desenvolvimento de órgãos tácteis, baixa resistência à dessecação, pouca pigmentação, tamanho reduzido.
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Classificação da fauna do solo, com base na sua ocorrência no ambiente do solo, incluindo
horizontes minerais e orgânicos (Hole, 1981).
Categoria Características Fauna Representativa
Permanente Todos os estágios doanimal residem no solo
Symphyla, Diplopoda,Oligochaeta, Collembola
Temporário Um estágio ativo nosolo, outro não.
Larvas de muitos insetos
Periódicos O animal move-se paradentro e fora do solofrequentemente
Formas ativas de muitos insetos
Alternantes Uma ou mais geraçõesno solo, outras acima dosolo
alguns afídeos e vespas
Transientes Estágios inativos (ovos,pupas) no solo e ativosnão.
Muitos insetos
Acidentais O animal cai ou écarregado pela chuva.
Larvas de insetos que vivem nacopa das árvores.
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Funcionalidade:
• Quanto ao hábito alimentar:
-saprófagos
- predadores
- herbívoros
- fitófagos
- onívoros
- micrófagos
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• Quanto ao estágio de vida:
-larvas
-pupas
-adultos
-ninfas
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Funções da MO
Nas propriedades físicas • Favorece a agregação e estruturação.• Aumenta a retenção hídrica.• Porosidade e arejamento: a MO tende a equilibrar el sistema
poroso.• Regime térmico.• Ação contra a erosão.
Nas propriedades físico-químicas• Aumenta a capacidade de troca de cátions.• Aumenta a capacidade tampão.• Aumenta a estabilidade coloidal como gel.• Tende a acidificar os solos.• Influencia nos processos redox.
Nas propriedades bioquímicas• Fonte de nutrientes. Através da mineralización liberan-se em forma• inorgânica: N - P – S entre outros.• Fonte de energia para processos microbianos.
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Conteúdo de MO nos solos
•É muito variável segundo regiões, e numa mesma região segundo o uso do solo. Intervêm nesta variação um amplo leque de fatores.
•De maneira aproximada pode-se dar a seguinte classificaçãopara as condições do Pampa Argentino:
< 0,8 % muito pobre0,8 – 1,7 % pobre
1,7 – 3,0 % mediano3 -4 % bom
> 4 % muito bom
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RELEVO CLIMA VEGETAÇÃO
TEMPO ROCHA ORIGINAL HOMEM
Causas de variação do conteúdo de Matéria Orgânica
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Alvarez e Lavado, 1998
pp
Tº
++
Mapa de solos 1:500.000
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Conteúdo de MO em alguns solos da Argentina
Ordem Grande Grupo MO (%)
Aridisol Natrargid 0,9
Calciortid 1,2
Entisol Fluvacuent 4,8
Torrifluvent 1,9
Cuarpsisament 0,03
Udipsament 0,8
Molisol Argialbol 2,2 - 2,5
Argiacuol 2,0
Natracuol 1,5
Argiudol 2,0 - 4,0
Hapludol 1,0 – 3,5
Haplustol 1,0 - 2,0
Alfisol Natracualf 0,7 - 1
Natrustalf 0,7 - 3,0
Molisol Argiudoles SE Bs. As.
6,0 – 10,0
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Biomassa microbiana
• Pequena fração da matéria orgânica total do solo.
• Fundamental nas transformações químicas
• Fonte de nutrientes para as plantas devido ao rápido turnover
• Sua medição pode mostrar mudanças que acontecem no solo bem antes do que elas se apresentarem medindo carbono orgânico total
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Fonte: Echeverria et al., 1993
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BLOQUE 1
BLOQUE 2
BLOQUE 3
Lugar: Marcos Juárez, Córdoba
Solo: Argiudol típico
Cultivo: 6 anos de monocultura de milho
Amostragem: 0-5 y 5-15 cm.
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Costantini, 1997
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Costantini et al., 1996
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0 1 2 3 4 5 60
100
200
300
400
500
600
r2=0.67
COT (%)
CP
M (
g C
-CO
2 g
-1 s
uel
o h
-1)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.00
100
200
300
400
500
600
r2=0.614
COJ (%)
CP
M (
g C
-CO
2 g
-1 s
uel
o)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00
100
200
300
400
500
600
r2=0.233
COV (%)
CP
M (
g C
-CO
2 g
-1 s
uel
o)
Costantini et al., 2009
![Page 52: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/52.jpg)
Siembra Directa
Lab. Vertical
Lab. Convencional
0 20 40 60 80 100
Est. estructural relativa (%)
0 10 20 30 40 50
Agregados estables (%)
Est. Relat.
% agreg. estables
Cosentino et al. 1998
![Page 53: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/53.jpg)
El efecto del clima
Relação entre o CO dos solos pampianos de 0-50 cm com as precipitações médias anuais. Temperatura média da área 14-16°.
Alvarez e Lavado, 1998
precipitações
![Page 54: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/54.jpg)
Relação entre o CO dos solos pampianos de 0-50 cm com a temperatura média anual. Precipitação da área 800-1000 mm.
Alvarez e Lavado, 1998.
El efecto del climatemperatura
![Page 55: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/55.jpg)
SALIDAS
El efecto del clima
temperatura
Relação entre a temperatura do solo a 10 cm e a respiração microbianaem experimentos do Pampa Ondulado.
![Page 56: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/56.jpg)
Conteúdo (%) de carbono orgânico para cada uma das cinco parcelas estudadas nas 7 profundidades amostradas.
Rotação Monocultura 10 anos 30 anos 100 anos
0-5 cm 1,45 a 1,43 a 2,47 b 4,21 c 3,00 b 5-10 cm 1,38 a 1,18 a 1,60 ab 2,40 c 2,09 bc
10-20 cm 1,16 NS 1.18 NS 1,63 NS 1,61 NS 1,88 NS 20-30 cm 0,65 ab 0,58 a 1,26 bc 1,24 bc 1,41 c 30-50 cm 0,55 NS 0,61 NS 0,55 NS 0,58 NS 0,77 NS 50-70 cm 0,37 NS 0,28 NS 0,39 NS 0,37 NS 0,44 NS 70-90 cm 0,23NS 0,40 NS 0,29 NS 0,33 NS 0,37 NS
Valores seguidos pela mesma letra não são significativamente diferentes dentro de uma mesma camada de solo (teste de Tukey, p<0,05). NS- indica que não houve diferença significativa.
Fonte: Costantini, 2003
![Page 57: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/57.jpg)
Estoque de carbono orgânico (kg ha-1) para cada uma das cinco parcelas estudadas nas 7 profundidades amostradas.
Rotação Monocultura 10 anos 30 anos 100 anos
0-5 cm 8219 a 8101 a 11977 ab 21172 c 15707 c 5-10 cm 8826 a 7529 a 9902 ab 15238 c 13084 bc
10-20 cm 14637 NS 14837 NS 19008 NS 18630 NS 22594 NS 20-30 cm 8560 NS 7684 NS 14273 NS 14887 NS 14364 NS 30-50 cm 14063 NS 12949 NS 13458 NS 14517 NS 19891 NS 50-70 cm 8976 NS 6888 NS 9336 NS 8892 NS 10611NS 70-90 cm 5460 NS 6557 NS 6503 NS 7459 NS 8293 NS
Somatória 68741 a 64545 a 84457 ab 100795 b 104544 b
Valores seguidos pela mesma letra não são significativamente diferentes dentro de uma mesma camada de solo (teste de Tukey, p<0,05). NS- indica que não houve diferença significativa.
Fonte: Costantini, 2003
![Page 58: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/58.jpg)
Comparações com as testemunhas…
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0-5 5-10 10-20
Profundidade de amostragem (cm)
Car
bono
org
ânic
o to
tal (
%)
Preparo Reduzido
Plantio Direto
Testemunha
Fonte: Costantini, 2003
![Page 59: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/59.jpg)
10 kg C m-210 kg C m-2
10 kg C m-210 kg C m-2
Como seqüestrar carbono com um rolo compressor!!
XX
+ X
![Page 60: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/60.jpg)
Valores médios de estoque de C para os primeiros 20 cm e para os 2454 Mg ha-1 superficiais.
Estoque C na camada de 20
cm superficiais (Mg ha-1)
Estoque de C para os 2454 Mg ha-1 superficiais
(Mg ha-1) Preparo Reduzido 26.66 a 26.55 a Plantio Direto 27.99 b 27.53 a
Letras diferentes numa mesma coluna indicam diferenças significativas (Teste de Tukey, P<0,05)
Fonte: Costantini, 2003
![Page 61: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/61.jpg)
Costantini et al, 2009
![Page 62: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/62.jpg)
COT 0-5 cm / COT 5-15 cm
SD LC ND0
1
2a
b
c
Sistema de Labranza
Tas
a d
e es
trat
ific
ació
n
COT 0-5 cm / COT 15-30 cm
SD LC ND0
1
2
3
bb
a
Sistema de Labranza
Tas
a d
e E
stra
tifi
caci
ón
COJ 0-5 cm / COJ 5-15 cm
SL LC ND0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5 a
b
a
Sistema de Labranza
Tas
a d
e E
stra
tifi
caci
ón
COJ 0-5 cm / COJ 15-30 cm
SD LC ND0
1
2
3
4
5
6
7
b b
a
Sistema de Labranza
Tas
a d
e E
stra
tifi
caci
ón
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APORTES SAÍDAS
Emissão de C-CO2
C-Erodido
C-resíduos vegetais
Carbonoorgânicodo solo
DECOMPOSIÇÃOMINERALIZAÇÃO
EROSÃO
![Page 64: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/64.jpg)
APORTES SAÍDAS
Emissão de C-CO2
C-Erodido
C-resíduos vegetais
Carbonoorgânicodo solo
DECOMPOSIÇÃOMINERALIZAÇÃO
EROSÃO
< >
>
![Page 65: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/65.jpg)
Casanovas et al, 1995
![Page 66: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/66.jpg)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
PAMPAARENOSA
SUDOESTEBONAERENSE
SUDESTEBONAERENSE
PAMPADEPRIMIDA
PAMPAONDULADA
Carb
ono
orgá
nic
o (t
/h
a)
Original - Century
Relevamiento
Álvarez R, 2001
História agrícola
% área agrícola
condição climática(t0 e precipitações)
CONTEÚDO DE CARBONO (t/ha) 0-20 cm
Mineralização
Erosão hídrica
Modelo CenturyLevantamento 1970
![Page 67: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/67.jpg)
EROSÃO HIDRICA
Pampa Ondulado
4.6 milhões de has.
Superfície erodida 1.6 milhões de ha.
35 % da superfície
PERDA DO HORIZONTE
A
![Page 68: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/68.jpg)
Principios siglo XX
Extratado de Casas, 2000
Variação do conteúdo de MO no Pampa ondulado
Década del 60
Década del 80
![Page 69: MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081504/552fc16a497959413d8ebb11/html5/thumbnails/69.jpg)
ConclusõesManter ou acrescentar a MOS resulta da realização de um conjunto de “boas práticas” tendentes a lograr o melhor balanço entre os aportes e saídas de carbono.
Balanço de MO = Aporte-C – Saídas-C