[1.000] Considerando as observações sobre as retranslocações de

[1.000] Considerando as observações sobre as retranslocações de
N e P na folha e ligação entre teores no solo e teores na liteira discutidas
no artigo, avalie qual dos dois nutrientes é mais limitante na situação
apresentada. Além de justificar sua posição, descreva e discuta possíveis
razões para isto.
A retranslocação de nutrientes, ou seja, a capacidade das plantas em
transportar nutrientes essenciais como nitrogênio e fósforo de suas folhas para
outros compartimentos internos antes da abscisão foliar é de grande
importância para o entendimento da ciclagem de nutrientes. É um dos mais
importantes mecanismos utilizados pelas plantas para a conservação de
nutrientes, levando a vantagens adaptativas em relação à competição, uso de
nutrientes e produtividade, especialmente em solos pouco férteis e plantas sob
limitação por N ou P. Tem um impacto direto sobre a ciclagem de nutrientes,
uma vez que responde à disponibilidade de nutrientes no solo, além de alterar
a qualidade nutricional da serapilheira depositada, influenciando a taxa de
decomposição .O P é o nutriente mais limitante por não ser tão móvel como o
N. Existe mecanismo que o P perdeu massa foliar pela senescência, pela
inibição da degradação da liteira,com a associação de fungos micorrízicos que
favorecem na absorção.Os fatores bióticos e abióticos são os que regem na
funcionalidade do ecossistema atuando positivamente ou negativamente na
decomposição da liteira.O aumento de N na decomposição da liteira foi devido
à translocação de nutrientes pelas hifas dos fungos.
a pergunta foi sobre a situação do trabalho, em que a retranslocação do
P foi MUITO mais forte do que a de N, e em que todos os indicativos foram de
que deficiência em P era o principal limitante ao crescimento e à
decomposição. O que colocou está certo, mas pouco relacionado com a
pergunta.
[1.200] Discuta as conseqüências ecológicas locais e globais da
nitrificação. Como as práticas agrícolas afetam este processo?
Locais: A transformação do amônio para o nitrato que é realizada por
bactérias quimiautotróficas que usam a nitrificação como fonte de energia para
a fixação de CO2. Os riscos de acidificação e eutrofização do sistema solo-
água decorrem, essencialmente, das emissões de dióxido de enxofre (SO2),
óxidos de azoto (NOx) e amoníaco (NH3). As atividades agrícolas,
particularmente as pecuárias intensivas, são, muitas vezes, responsáveis por
importantes emissões de NH3, o mesmo acontecendo com a aplicação ao solo
dos resíduos orgânicos, se esta não for efetuada de forma sustentada. O N2O
é libertado a partir dos compostos nitrogenados presentes nos solos e nos
cursos de água, nos correctivos orgânicos e nos adubos, em condições
anaeróbias. No solo, estas emissões decorrem, essencialmente, do processo
de desnitrificação operado por diversos tipos de bactérias do solo, sobretudo
dos gêneros Pseudomonas, Bacillus e Paracoccus , em condições de
anaerobiose, dando origem à libertação de N2 e N2O em proporções que
dependem, entre outros fatores, do pH do solo.Em solos bem drenados e com
reação neutra a levemente ácida, grande parte dos solos encontrados no
Brasil, predomina o N na forma nítrica (NO3-), devido à velocidade de oxidação
do NO2- ser maior que a do NH4+ ). Quando lixiviado, o NO3- pode
comprometer a qualidade das águas superficiais e subterrâneas, além de
provocar a eutrofização das águas superficiais A libertação de N2O é
favorecida em solos ácidos, quando o nível de nitrato ou de nitritos no solo é
elevado
e
a
concentração
de
oxigénio
não
é
muito
baixa.
Globais: a nitrificação favorece a formação de N reativo que destrói a camada
de ozônio., quando o NO3- é perdido para a atmosfera por meio de gases (NO,
N2O, N2) produzidos em reações desse elemento no solo. Esse processo
ocorre principalmente em condições anaeróbias, comum em solos inundados,
onde todo o NO3- presente no solo pode ser rapidamente perdido por meio dos
gases provenientes da desnitrificação. Porém, mesmo em condições
parcialmente anaeróbias, onde sítios anaeróbios podem existir em um solo
predominantemente aeróbio, acredita-se que possa haver perdas entre 5 e
30% do N aplicado como fertilizante indica que durante o processo de
nitrificação também pode haver formação de N2O. O N2O contribui para o
processo de aquecimento global por meio de incrementos no efeito estufa e
causa redução da camada de ozônio; o NO pode provocar chuvas ácidas
.Práticas que tenham por objetivo inibir a nitrificação são bem vindas na
agricultura, uma vez que resultam na conservação do fertilizante nitrogenado
no solo e no aumento da eficiência de uso de N pela cultura. Teoricamente, ao
inibir a conversão de amônia, amônio e uréia em nitrato, pode-se reduzir as
perdas de N associadas aos processos de lixiviação e desnitrificação, atingindo
assim, benefícios ambientais e econômicos .Os inibidores de nitrificação são
compostos que foram desenvolvidos para satisfazer essa necessidade, pois
diminuem a formação de NO3- no solo, fazendo com que o N na forma
amoniacal, que é menos sujeito à lixiviação, fique preservado no solo por mais
tempo. Eles atuam na primeira fase da nitrificação, interferindo na atividade das
bactérias do gênero Nitrosomonas, sendo capazes de retardar a oxidação do
amônio a nitrito por determinado período de tempo. Dessa forma, a segunda
fase da nitrificação não ocorre, pois faltaria nitrito para se oxidar a nitrato. Mais
especificamente, os inibidores de nitrificação afetam a ação da enzima amônia
monoxigenase (AMO), que é uma proteína da membrana das Nitrosomonas.
No processo de oxidação catalítica a NH3 se liga ao sítio ativo da enzima e se
oxida a hidroxalamina. Entretanto, os inibidores de nitrificação têm afinidade
pelo mesmo sítio ativo da enzima, e por princípio de competição, se ligam a
este, inibindo o processo por mais ou menos tempo, dependendo da
estabilidade do composto .Um bom inibidor de nitrificação deve ser móvel, de
forma que se mova junto com o fertilizante, persistente, atuando no período
que a cultura exigir e acima de tudo, economicamente viável. Além disso, não
pode ser tóxico aos organismos do solo, seres humanos e animais.
ok
[3.600] Sintetize o capítulo de forma a permitir o entendimento geral
do assunto.
Os processos biológicos regulam as transformações e fluxos de
materiais na biosfera, desempenhando o controle na disponibilidade dos vários
elementos químicos necessários às diversas formas de vida do planeta. A
ciclagem de energia e dos elementos são processos essenciais para o solo e a
biota. Os elementos em forma solúvel vão para a solução do solo, onde são
influenciados por transformações bióticas e abióticas específicas que regulam
os processos de adição e perda, assim como a biociclagem , passando por
diferentes formas no solo e absorção pela vegetação e microbiota.As entradas
de nutrientes no solo originarias do intemperismo e da decomposição de
resíduos orgânicos são equivalentes às perdas originarias da lixiviação das
bases, da assimilação pelas plantas e da mineralização da matéria orgânica .
Este processo onde a ciclagem dos nutrientes não sofre alterações é
denominado equilíbrio dinâmico. Nos agrossistemas ocorre um desequilíbrio na
ciclagem de nutrientes: os processos de mineralização, extração pelas plantas
e perdas por erosão são maiores do que as entradas de nutrientes oriundos da
decomposição da matéria orgânica do solo e processos biogeoquímicos,
principalmente pela alteração dos minerais primários. O desequilíbrio na
ciclagem de nutrientes acarretará em uma diminuição na agregação do solo,
principalmente em função das sucessivas perturbações causadas pelo cultivo
do solo e da redução dos agentes ligantes orgânicos. As principais
conseqüências sobre as propriedades físicas do solo estão relacionadas ao
aumento do processo de erosão, diminuição da infiltração e retenção de água,
redução da aeração e aumento da temperatura nas camadas superficiais do
solo. A interação desses fatores condicionará uma diminuição na fertilidade do
solo. Os componentes bióticos dos ecossistemas são essenciais para agrantir
a ciclagem dos nutrientes no sistema vegetação-solo, onde os organismos
atuam de modo contundente.O solo juntamente com o ambiente edáfico, é a
base de sustentação da pedosfera onde se distribuem os ecossitemas,cujos
pilares de sustentação são o fluxo de energia, ciclagem de nutrientes e
biodiversidade, cuja atividade mantém os processos essenciais ao seu
funcionamento e à manutenção. A decomposição e a mineralização dos
materiais orgânicos e outros processos quimiolitotróficos são responsáveis
pelas transformações que os elementos químicos sofrem no solo. Essas
resultam de reações orgânicas e inorgânicas, em sua grande maioria mediadas
pelos microrganismos que, por meio de mecanismos variados, regulam a
disponibilidade
e
fluxo
dos
elementos.
O carbono é o elemento fundamental na contituição das moléculas orgânicas,
sendo utilizado primariamente pelos seres vivos presente no ambiente,
combinado ao oxigênio e formando as moléculas de gás carbônico presentes
na atmosfera.passa a fazer parte da biomassa através da fotossíntese. Os
seres
fotossintetizantes
incorporam
o
gás
carbônico
atmosférico,
transformando-se em moléculas orgânicas. O carbono é absorvido pelas
plantas. Uma vez incorporado às moléculas orgânicas dos produtores, poderá
seguir dois caminhos: ou será liberado novamente para a atmosferana forma
de CO2, como resultado da degradação das moléculas orgânicas no processo
respiratório, ou será transferido na forma de moléculas orgânicas aos animais
herbívoros quando estes comerem os produtores (uma parte será transferida
para os decompositores que liberarão o carbono novamente para a atmosfera,
degradando as moléculas orgânicas presentes na parte que lhes coube). Os
animais, através da respiração, liberam à atmosfera parte do carbono
assimilado, na forma de CO2. Os solos ricos em matéria orgânica em
decomposição (pântanos) apresentam grande concentração de CO2. O gás
carbônico presente na atmosfera é importante componente do efeito estufa, um
fenômeno atmosférico natural, que ocorre porque gases como o gás carbônico
(CO2), vapor de água (H2O), metano (CH4), ozônio (O3) e óxido nitroso (N2O)
são transparentes e deixam passar a luz solar em direção à superfície da
Terra. Esses gases porém são praticamente impermeáveis ao calor emitido
pela superfície terrestre aquecida (radiação terrestre). O seqüestro de carbono
refere-se a processos de absorção e armazenamento de CO2 atmosférico, com
intenção de minimizar seus impactos no ambiente, já que trata-se de um gás
de efeito estufa (GEE). A finalidade desse processo é conter e reverter o
acúmulo de CO2 atmosférico, visando a diminuição do efeito estufa. Para que
mantenha o sequestro de C recomenda-se: não remover os restos culturais do
solo, mantendo-os na superfície como cobertura morta; evitar o revolviemnto
do solo, conservando-o sem cultivo mecânico reduzido ao mínimo; mantê-lo
sempre coberto por vegetação com abundante sistema radicular e a máxima
diversidade possível; praticar rotação de culturas, pousios e rotação no uso de
agroquímicos para ampliar a diversidade biológica no agrossistema; adotar
práticas de manejo integrado para maximizar o uso de recursos e, assim,
minimizar a aplicação de insumos químicos; promover a integração de
sistemas de produção agrosilvopastoril; propiciar ações para recuperação de
solos degradados ou marginais. O esgotamento de carbono orgânico do solo
tem consequências ecológicas e econômicas, pois a matéria orgânica tem
numerosas funções locais para o solo e fora dele, tornando-se um valioso
recurso natural. A elevação do CO2 da atmosfera pode inibir a decomposição
microbiana devido à maior absorção de N do solo pela vegetação. Esse
mecanismo tem suas raízes nas transformações bioquímicas realizadas pela
comunidade microbiana do solo que em hipótese contribuirá para amenizar os
impactos do aquecimento global e biológicas, garantindo produtividade igual ou
superior em relação aos sistemas de manejo tradicionais com revolvimento do
solo.
Em solo naturalmente anaeróbio, o estoque de C orgânico tende a ser maior do
que em solo aeróbio, visto que a decomposição de materiais orgânicos naquela
condição é menor do que nesta. Os microrganismos anaeróbios são menos
eficientes em termos de decomposição do que os organismos aeróbios. Além
disso, fungos e actinomicetos, organismos com capacidade de degradar
frações orgânicas mais recalcitrantes, como
a lignina, são aeróbios
obrigatórios.MOS está relacionada aos fluxos de CO2 e CH4, os quais têm em
solos agrícolas, em função de práticas de manejo utilizadas, uma fonte
importante. A relação com o CO2 acontece através da decomposição aeróbia
da MOS por bactérias, fungos e actinomicetos, como forma de obtenção de
energia
e
de
nutrientes
para
seus
processos
vitais.
A função de transformar o nitrogênio existente no ar atmosférico em formas
assimiláveis para plantas e animais - Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) - é
realizada por bactérias fixadoras de nitrogênio e algumas algas azuis
(cianobactérias), sendo a enzima universal conhecida como nitrogenase. Antes
de ser absorvido, o nitrogênio é retirado do ar e transformado em amônia
solúvel em água, que é utilizado diretamente pela planta, quando ocorre o
processo de FBN. O nitrogênio fixado pode, ainda, ser transformado no solo
em nitrato, forma que também é disponível para as plantas. O nitrogênio é o
sexto em abundância no universo. Constitui cerca de 78% do volume
atmosférico. Em combinação com outros elementos, ocorre nas proteínas; no
salitre-do-chile (nitrato de sódio, NaNO3), muito usado como fertilizante; na
atmosfera, na chuva, no solo e no guano (adubo natural formado a partir da
decomposição dos excrementos e cadáveres de aves marinhas), sob a forma
de amônia e sais de amônio; e na água do mar, como íons de amônio (NH4+),
nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-).Quando o nitrogênio orgânico entra na cadeia
alimentar, passa a constituir moléculas orgânicas dos consumidores primários,
secundários. Atuando sobre os produtos de eliminação desses consumidores e
do protoplasma de organismos mortos, as bactérias mineralizam o nitrogênio
produzindo gás amônia (NH3) e sais de amônio (NH4+), completando a fase de
amonificação do ciclo. NH4+ e NH3 são convertidos em nitritos (NO2-) e,
posteriormente, no processo de nitrificação, de nitritos em nitratos (NO3-) por
um grupo de bactérias quimiossintetizantes. Quando os decompositores atuam
sobre a matéria orgânica nitrogenada (proteína do húmus, por exemplo)
liberam diversos resíduos para o meio ambiente, entre eles a amônia (NH3).
Combinando-se com a água do solo, a amônia forma hidróxido de amônio que
ionizando-se, produz NH4+ (íon amônio) e OH- (hidroxila). Ao processo de
decomposição, em que compostos orgânicos nitrogenados se transformam em
amônia ou íon amônio, dá-se o nome de amonização. As bactérias
quimiossintetizantes oxidam os íons e, com a energia liberada, fabricam
compostos orgânicos a partir do CO2 e água, definindo a quimiossíntese. A
oxidação dos íons amônio produz nitritos como resíduos nitrogenados, que são
liberados para o meio ambiente. À conversão dos íons amônio em nitritos dá-se
o nome de nitrosação. O nitrogênio entra constantemente na atmosfera pela
ação das bactérias desnitrificantes, e continuamente retorna ao ciclo pela ação
das bactérias ou algas fixadoras de nitrogênio (biofixação). A degradação do
nitrogênio presente na célula (formas orgânicas ou inorgânicas) acontece pelas
ação de espécies bacterianas especializadas presentes no solo, as quais
disponibilizam amônia e nitrato. Essas duas formas de nitrogênio são os
compostos facilmente utilizáveis pelas plantas verdes. Os nitritos liberados
pelas bactérias nitrosas (Nitrosomonas e Nitrosococcus) são absorvidos e
utilizados como fonte de energia por bactérias quimiossintetizantes do gênero
Nitrobacter. Da oxidação dos nitritos formam-se os nitratos que, liberados para
o solo, podem ser absorvidos e metabolizados pelas plantas. À conversão do
nitrito (ou ácido nitroso) em nitrato (ou ácido nítrico) dá-se o nome de
nitratação. A ação conjunta das bactérias nitrosas (Nitrosomonas e
Nitrosococcus) e nítricas (Nitrobacter) permite a transformação da amônia em
nitratos. A esse processo denomina-se nitrificação e às bactérias envolvidas
dá-se o nome de nitrificantes. Os componentes dos tecidos vegetais e animais
que são incorporados ao solo são decompostos por microrganismos
heterotróficos, que decompõem macromoléculas em monômeros mais simples,
como foi visto. Parte dos compostos simples e da energia liberada são
utilizados pelos microrganismos para seu próprio metabolismo e para sua
reprodução. A reprodução dos microrganismos provoca um aumento da
biomassa no solo, imobilizando parte dos nutrientes que estavam contidos nos
resíduos.
Desta forma, este
aumento de biomassa representa
uma
imobilização temporária dos nutrientes, do carbono e da energia que se
encontravam originalmente nos tecidos vegetais e animais que compunham o
resíduo, e que agora fazem parte dos tecidos microbianos.O equilíbrio entre as
taxas de mineralização e imobilização pode ser bastante complexo. Este
equilíbrio depende bastante da quantidade de carbono no resíduo e da relação
entre carbono e Nitrogênio, Fósforo e Enxofre. Destas, a que é mais utilizada é
a relação Carbono Nitrogênio (C/N). Quando o resíduo é adicionado ao solo, o
aumento da população microbiana é estimulado pelo aporte de energia e
nutrientes que o resíduo representa. Com este aumento da população
microbiana, a demanda por oxigênio, nutrientes, energia e carbono aumenta.
Os tecidos microbianos possuem em media uma concentração de 5% de N, o
que resulta em uma relação C/N entre 20 e 30. Isto significa que os resíduos
que possuírem uma relação C/N entre 20 e 30, fornecerão o nitrogênio
necessário para a reprodução microbiana, não havendo imobilização nem
mineralização significativa no início do processo. Se a relação C/N for maior,
significa que os microrganismos buscarão outras fontes de N para satisfazer a
demanda, e consumirão formas de nitrogênio que estão disponíveis para a
plantas, resultando em uma imobilização líquida e podendo causar uma
deficiência temporária de nitrogênio para as plantas. Se, por outro lado, a
relação C/N for menos que 20-30, haverá um excesso de N no resíduo, que
será
mineralizado
e
desprezado
pela
microrganismos,
permanecendo
disponível para as plantas já num primeiro momento.O nitrogênio também pode
ser oxidado a nitritos (NO2-) ou nitratos (NO3-) num processo chamado de
nitrificação, o qual é facilitado pela presença de certas bactérias. Os óxidos
nítrico (NO) e nitroso (N2O) são subprodutos destas reações, as quais também
contribuem para a emissão destes gases para a atmosfera. As bactérias,
plantas e algas convertem os compostos inorgânicos de nitrogênio a espécies
orgânicas, tornando o nitrogênio disponível na cadeia ecológica alimentar. Nos
animais, em processo de respiração celular, os compostos orgânicos são
transformados, retornam ao solo como excremento e podem ser absorvidos por
plantas. Quando os organismos morrem, certas bactérias são capazes de
converter os compostos orgânicos contendo nitrogênio em nitrato, amônia ou,
por uma série de reações químicas, em nitrogênio molecular, quando, então,
retorna à atmosfera. A redução de nitrato (NO3-) a espécies de nitrogênio sob
forma de gás (N2, N2O, NO), ocorre em processos químicos e biológicos e é
denominada de desnitrificação. Como resultado deste processo, o N2
atmosférico constitui o principal reservatório de nitrogênio na Terra. Por outro
lado, a ausência de desnitrificação pode ter sido a responsável, no passado,
pelo grande acúmulo de nitrato nos oceanos. A desnitrificação ocorre em toda
a superfície terrestre, num processo que reduz o nitrogênio desde o estado de
oxidação +V (NO3-) até zero (N2), como mostrado na reação 11, em que os
números em algarismos romanos representam os respectivos estados de
oxidação do nitrogênio. Esse ciclo é fechado com o retorno do N2 à atmosfera.
O nitrongênio é um nutriente que apresenta outras peculiaridades que difcultam
ainda mais o seu manejo, originadas das múltiplas e complexas reações
bioquímicas que infuenciam a sua dinâmica, disponibilidade e efciência no
aproveitamento
pelas
plantas.
A mineração do N-orgânico depende principalmente dos teores relativos de
C,N,S e P da matéria orgânica e das atividades microbianas, as quais estão
associadas as condições ambientais como : temperatura, umidade, aeração e
pH da solução do solo. O processo inverso, no qual o N- mineral, oriundo da
decomposição da M.O, é transformado em compostos orgânicos participando
da composição de plantas ou microorganismos, após a sua incorporação, é
denominado de imobilização. A absorção do P é um processo ativo que
acontece contra um forte gradiente de concentração, tendo-se em vista que, no
citoplasma, deve-se manter uma concentração entre 5 a 10mM. Devido à alta
exigência das plantas e à baixa disponibilidade no solo, esse nutriente é quase
sempre muito limitante ao crescimento delas, que geralmente apresentam
grande déficit nutricional de P. A principal fonte de P para os seres vivos são as
rochas fosfáticas que constituem um recurso natural não renovável que precisa
ter seu uso racionalizado, pois se estima que as reservas de P se esgotarão
nos próximos 80 a 100 anos. A reciclagem do P no solo tem estreita relação
com os ciclos dos outros elementos via matéria orgânica. Devido à alta
concentração de P nos microrganismos, que pode atingir, por exemplo, 2% da
matéria seca nas bactérias, P é o segundo nutriente mais abundante na
matéria orgânica do solo. Esse elemento tem forte influência na imobilização de
C e N em sistemas biológicos;o acúmulo de C, N, P e S na matéria orgânica
depende do conteúdo de P no material de origem, exercendo, portanto,
influência na fertilidade do solo.Como as plantas e os microrganismos
absorvem P da solução do solo, os processos químicos abióticos e bióticos que
controlam as transformações e absorção desse elemento são importantes
fatores do seu ciclo e da produtividade agrícola. Os microrganismos
influenciam desde as transformações de P no solo ou na rizosfera até a
absorção e translocação na planta. As transformações de P, portanto,
representam um sistema complexo controlado por reações químicas com forte
interferência
biológica
como:
mineralização,
imobilização
e
absorção,
processos que controlam a dinâmica das transformações e os fluxos do
elemento no ambiente.A atividae microbiana é responsável pela mineralização
de P orgânico e atua também também em outros processos no solo. Diversos
microrganismos, incluindo isolados de bactérias, actinomicetos, fungos e
protozoários, são capazes de hidrolizar P de muitos compostos orgânicos
através da produção de fosfatases, cuja atividade pode ser um indicador da
transformação da MOS, através do estabelecimento da relação entre cinética
da fosfatase e a taxa de decomposição. Vários grupos de microrganismos do
solo ou da rizosfera são capazes, por meio de mecanismos diversos de extrair
ou solubilizar P de frações insolúveis no solo e de fosfatos inorgânicos naturais
pouco solúveis. A solubilização depende da linhagem do microrganismo, do
tipo de fosfato a ser solubilizado, da acidez e da natureza dos materiais
orgânicos produzidos., essa solubilização é relacionada à diminuição do pH
e/ou à produção de ácidos orgânicos de acordo com as seguintes situações:
solubilização dependente da acidez total; solubilização independe da acidez
total; solubilização depende da diminuição do pH; solubilização independente
da diminuição do pH; solubilização depende mais na natureza dos ácidos
orgânicos produzidos que da acidez total, como verificado com vários fungos
solubilizadores. O enxofre compondo a cisteína e metionina, estando presente
também em várias vitaminas (tiamina, biotina). Na natureza, o enxofre sofre
uma série de transformações, as quais são exclusivamente realizadas por
microrganismos. A principal fonte de enxofre para os microrganismos
corresponde aos sulfatos inorgânicos ou H2S. Grande quantidade de S é
liberada na combustão dos fósseis e concentração elevadas encontram-se
próximos às áreas industriais onde a quantidade retornada ao solo é também
maior.S é perdido do solo principalmente pela lixiviação, dependendo o grau
em que o SO4-2 é perdido da precipitação, capacidade de retenção do sulfato
do solo, características de drenagem, presença e tipo de vegetação e
imobilização na microbiomassa. Outras perdas incluem erosão, retirada pelas
culturas, produção de H2S e compostos de S voláteis orgânicos.A deficiência
do S tem tornado mais frequente por maior uso de fertilizantes em fórmulas
sem S; redução na quantidade de S usado como pesticidas; rendimentos mais
altos das culturas e perdas da MOS; redução na quantidade de S que atinge o
solo em água de chuva ou deposição seca, pela adoção de sistemas de
controle de emissão de dióxido de S na atmosfera, oriundos da queima de
combustíveis fósseis e pelas usinas e indústrias. A mineralização é o processo
de maior importância em relação à disponibilidade para as plantas, já que as
formas orgânicas constituem a maior parte do enxofre do solo. Muitas espécies
de fungos, bactérias e actinomicetos atuam no processo de mineralização do
enxofre, utilizando a matéria orgânica como substrato para seu crescimento.
Isto ocorre tanto em condições de aerobiose como de anaerobiose, tendo-se
como produtos finais SO42- e H2S, respectivamente. A mineralização do
enxofre orgânico em solos bem drenados, que constituem a maior parte dos
solos bem cultivados, é influenciada por fatores de solo e clima e pelo manejo a
que os mesmos são submetidos. Os principais fatores são: formas do enxofre
inorgânico do solo, tipo de material orgânico adicionado ao solo, população
microbiana, temperatura, aeração, umidade e pH do solo. Estes fatores são
influenciados pelo manejo, sendo mais importantes os aspectos de
revolvimento e cultivo do solo, adição de resíduos orgânicos e a calagem. Os
fatores ambientais refletem-se na população e atividade microbiana. A fração
S-O (reduzível) do enxofre orgânico é a considerada de mais fácil
mineralização e então o seu teor no solo afeta as quantidades de SO42liberadas. A adição de materiais orgânicos com alta relação C/S pode provocar
a imobilização de SO42- da solução do solo, enquanto relações baixas
determinam maior taxa de mineralização dependendo do nível dos demais
nutrientes. A população microbiana afeta a mineralização, dependendo da
quantidade de microrganismos em de sua capacidade em hidrolisar compostos
com enxofre. A temperatura do solo afeta a mineralização de enxofre pelo
efeito sobre os microrganismos, sendo esta mais efetiva na faixa de 30-40ºC. O
mesmo efeito é proporcionado pela aeração e umidade. A mineralização é
maior em condições de aerobiose e no solo com umidade equivalente a 6080% da capacidade de campo. O pH do solo pode ser considerado o principal
fator que afeta a mineralização, devido o seu marcante efeito na população e
na atividade microbiana. O aumento do pH determina maior mineralização de
enxofre, principalmente em solos com maior teor de matéria orgânica. A faixa
mais favorável à mineralização de matéria orgânica encontra-se próxima à
neutralidade. A mineralização de enxofre no solo é maior na presença de
plantas em crescimento. Isto é provavelmente devido à maior atividade
microbiana na rizosfera das plantas e à excreção pelas raízes de substâncias
catalisadoras da decomposição da matéria orgânica. Por ser um processo
intensamente afetado por fatores ambientais, a mineralização de enxofre
apresenta flutuações estacionais. Em termos médios, estima-se que a taxa de
mineralização encontra-se entre 1 e 2% ao ano. O cultivo de solos virgens, por
seus efeitos nas condições de aeração, umidade e temperatura do solo e
conseqüentemente na atividade microbiana, provoca a redução do teor de
matéria orgânica e do enxofre orgânico. Observa-se com o tempo a diminuição
do teor de enxofre total e orgânico no horizonte superficial e o aumento do
enxofre em horizontes subsuperficiais pelo efeito de lixiviação. Em solos de
cerrado, há um decréscimo de 25 a 75% no teor de enxofre orgânico após seu
cultivo por 20 a 30 anos. A mineralização do enxofre orgânico, com liberação
de SO42-, pode ocorrer por processos químicos, quando o solo é submetido a
tratamentos físicos, como secagem e umedecimento. Esse fenômeno é
comprovadamente não biológico, pois é imediato e o SO42- é liberado em
quantidades maiores daquelas obtidas pela incubação do solo sob condições
adequadas para a mineralização. Enxofre nas Plantas: Avaliação da
Disponibilidade de Enxofre no Solo para as Plantas e as Deficiências causadas
pela Ausência de Enxofre As fontes de enxofre para as plantas incluem o
enxofre orgânico e inorgânico do solo, o enxofre das águas de precipitação e
irrigação, o SO2 atmosférico e o enxofre veiculado por fertilizantes e pesticidas,
logo, podemos deduzir que o enxofre disponível no solo para as plantas é
aquele em formas químicas que podem ser absorvidas pelas raízes.
Entretanto, o conceito de disponibilidade envolve também formas de enxofre
que podem a curto ou médio prazos ser transformada por processos físicos,
químicos ou biológicos em formas que possam ser absorvidas pelas plantas.
Geralmente os métodos utilizados para estimar o enxofre baseiam-se no uso
de extratores químicos em amostras de solos coletadas antes do cultivo e são
desenvolvidos em estudos que utilizam apenas a camada superficial do solo.
Assim, não são consideradas as contribuições pela mineralização do enxofre
orgânico, da atmosfera e do enxofre do subsolo, e as perdas por lixiviação que
podem ocorrer durante o cultivo. Os metais no solo originam-se da
intemperização dos materiais de origem e de fontes antropogênicas como
pesticidas e fertilizantes, rejeitos orgânicos e industriais, mineração e queima
de combustíveis, irrigação e deposição atmosférica.Os metais encontram-se
em formas diversas no solo, como: solúveis em água, retidos nos sítios de
troca, adsorvidos ou complexados aos colóides orgânicos e inorgânicos,
insolúveis precipitados ou oclusos pelos óxidos de Fe e Mn, como minerais
primários, e nos compostos orgânicos e inorgânicos adicionados pelos
resíduos.Os metais passam por uma biociclagem no solo através da absorção
pelas plantas, biomassa microbiana e transformações em formas livres ou de
quelato que se equilibram com as demais formas encontradas no solo. Os
metais podem sofrer lixiviação ou ser absorvidos pela microbiota e pela
vegetação. Após a morte das plantas, os metais acumulam-se na serrapilheira,
sendo liberados durante a mineralização, fechando assim o ciclo.Os
microrganismos e os metais disponíveis interagem de modo muito intenso por
dois processos distintos: a biacumulação e a biossorção.A acumulação celular
resulta da absorção metabólica e da translocação ativa para dentro da célula,
resultando na bioacumulação, geralmente para garantir as funções biológicas,
embora nem sempre isso aconteça para atender a uma necessidade
nutricional, enquanto a sorção no envelope celular se dá por meio de
processos não metabólicos, resultando na biossorção.Os metais pesados
exerce grande efeito adverso sobre os microrganismos e processos
microbianos no solo, comprometendo a funcionalidade do ecossitema como
sua própria ciclagem.O metal alcança o solo por várias formas, onde constitui
dois estoques principais: disponível e não disponível. Quando disponível, é
absorvido pelas plantas, podendo entrar na cadeia trófica ou sendo devolvido
ao solo onde será liberado novamente após a decomposição do resíduo
orgânico, podendo acumular-se em forma disponível ou não. Se não for
absorvido, poderá ser lixiviado e, assim, contaminar o lençol freático.Diversos
microrganismos são capazes de reduzir Hg+2 para se autoprotegerem da sua
ação tóxica e não para obtenção de energia. O produto dessa redução é volátil
e menos tóxico, representando, assim, um mecanismo de destoxificação do
meio para garantir o crescimento microbiano.O Fe e Mn tem sua
disponibilidade muito influenciada pela atividade de microrganismos que atuam
nos processos de oxirredução, controlando a sua biodisponibilidade. O Fe
envolve transformações de oxirredução dos minerais, precipitação e dissolução
e ainda sua mineralização ligado à MO. A oxidação do Mn são realizadas por
bactérias quimioutotróficas.A disponibilidade de outros metais, como Zn,
também é afetada pelos microrganismos através de seus efeitos indiretos no
pH, produção de ácidos orgânicos e mineralização da MO.
já ouviu falar em nem oito nem oitenta. Tudo bem que meti o pau mais
de uma vez por conta de resumos que não diziam nada, mas a idéia é
sintetizar pelo menos um pouco. De modo geral está bastante bom, mas tem
algumas pérolas, como "O solo juntamente com o ambiente edáfico"... deste
modo ficam parecendo duas coisas distintas, quando o ambiente edáfico É o
solo... além disto, a ciclagem de nutrientes não tem relação próxima com a
agregação do solo, e os pontos que levantou com relação a agregação são de
manejo, não de fertilidade. A relação entre agregação e ciclagem é muito
indireta, através da redução no teor de MO pela ciclagem se não houver novas
entradas de C. há vários outros pontos como este, suspeito que em parte por
querer escrever mais "bonito"
[1.000] Quais os dois principais grupos de microorganismos a
afetar especificamente o ciclo do P? Compare os mecanismos destes
grupos, e avalie como as diferenças afetam a importância relativa destes
grupos, e a ciclagem geral de P.
Fungos micorrízicos e microrganismos solubilizadores de fosfato
inorgâncico.Os microrganismos afetam diretamente a habilidade das plantas
em adquirirem P do solo por meio de vários mecanismos. Esses mecanismos
incluem: incremento da área superficial das raízes pela extensão do sistema
radicular (associações micorrízicas) ou pela promoção do crescimento de
raízes laterais e pêlos radiculares (promoção de crescimento por meio de fitohormônios); deslocamento do equilíbrio de adsorção, o que resulta numa
transferância de íons fosfato para a solução do solo ou incrementa a
mobilidade de formas orgânicas de Pi; e, estímulos de processos metabólicos
que são efetivos na solubilização e mineralização dp Po a partir de formas
poucos
disponíveis
de
fósforo
orgânico
e
inorgânico.
A mineralização é feita pelos microrganismos heterotróficos comuns que
produzem enzimas do tipo fosfatases, nucleases e fitases que atacam, por
exemplo, ésteres fosfatados e fosfato de inositol liberando HPO4 para a
solução. A grande maioria dos heterotróficos do solo tem ação mineralizadora,
sendo mais comuns os produtores de fitases. Os fungos, possuem maior
atividade hidrolítica de filatos que as bactéria.O controle da atividade hidrolítica
de fosfatos orgânicos é feito pela disponibilidade de P, fonte de carbono e pH
do solo, destacando-se em função do último as fosfatases ácidas e alcalinas. O
fitato é uma ótima fonte de P para os microrganismos, e as fitases serem
produzidas por vários seres vivos no solo, sua decomposição pode ser muito
limitada devido às reações de adsorção e precipitação com metais formando
filatos
insolúveis.
ok, mas ficaria muito melhor se especificasse quem é quem. Da forma
como escreveu, ficou parecendo que os solubilizadores aumentam a absorção,
quando são as micorrizas.
[1.750] Considerando o modelo da biosfera apresentado na figura 1,
destaque como podemos interferir de forma controlada com práticas
agrícolas baseadas em microorganismos. Discuta em particular possíveis
efeitos de modificações de práticas agrícolas em pontos específicos do
ciclo apresentado.
Os fluxos biológicos do H, C, N, O, S, são levados em grande parte por
microrganismos catalisadores, termodinamicamente restrito a reações redox .
As reações biológica estabelecem limites mais baixos de energia externa
necessários para manter os ciclos. Em escalas de tempo geológicas de
reabastecimento, de C, S e P é dependente tectônicas, especialmente o
vulcanismo e erosão das rochas Por exemplo, o metano é formado por
Archaea metanogênicas de a redução de CO2 com H2. Se o hidrogênio é
suficientemente baixo, o processo inverso torna-se termodinamicamente
favorável; onde o metano é oxidado anaerobicamente pelas Archaea . Da
mesma forma, o ciclo do ácido oxidoacetato com CO2 com um rendimento
energético
líquido.
Em
bactérias
verdes
sulfurosas,
e
em
alguns
Archaebacteria, o mesmo ciclo é usado para assimilar CO2 em matéria
orgânica com energia líquida. O único processo biológico que faz N2 acessível
para a síntese de proteínas e ácidos nucléicos é a fixação de nitrogênio que é
um processo redutor que transforma a N2 em NH4+. Na ausência de oxigênio,
um terceiro grupo de microrganismos oportunistas usam NO2 e NO3 como
receptores de elétrons na oxidação anaeróbica da matéria orgânica.
O modelo da biosfera mostra os insumos básicos e saídas de energia e
materiais. Geoquímica (abióticos) as transformações são representadas na
parte superior (atmosférica) e inferior (tectônica e geotérmica) ,enquanto a
biológica estão representados no meio da biosfera e os sedimentos. O ciclo
biológico dos elementos não está completamente fechado devido a perdas por
sedimentação de carbono orgânico e nitrogênio, carbonato, sulfetos de metais,
sulfato e fosfato, e perdas para a atmosfera através da desnitrificação. Esse
modelo está intimamente relacionado com processos geológicos, hidrológicos e
biológicos, podendo avaliar o impacto ambiental causado por algum de um
agente
tóxico.
O C é química e biologicamente ligado aos ciclos do O e H para formar os
compostos da vida. CO2 entra nos ciclos biológicos por meio da fotossíntese,
e, a síntese de compostos orgânicos constituídos de C, H, O, a partir de CO2 e
água, e energia proveniente da luz.. Os organismos vivos usam esse C e o
devolvem pelo processo inverso: o da respiração, decomposição e oxidação
dos organismos vivos. Parte desse C é enterrado dando origem aos
combustíveis fósseis. A formação dos sedimentos tectônicos contendo CO2 e a
subseqüente reciclagem e decomposição nos processos tectônicos têm um
tempo de residência de cerca de milhares de anos. A transformação do C
presente nos organismos vivos por sedimentação e intemperismo envolve uma
escala de tempo similar, embora as magnitudes sejam menores que para os
carbonatos. Contudo, tais fluxos naturais estão sendo superados em muito pela
quantidade de C que retorna à atmosfera pela queima dos combustíveis
fósseis. Esta é a maior perturbação ao ambiente global causada pelo homem.
Há ainda o desflorestamento e outras mudanças no uso da terra. O N é
essencial para todas as formas de vida, pois está presente na estrutura dos
aminoácidos. A maioria dos organismos não pode usar N2 diretamente sendo
necessária muita energia para quebrar a ligação N - N. Uma vez isolados, os
átomos de N podem converter-se em amônia, nitrato ou aminoácidos: o
processo chama-se fixação e só ocorre por ação da luz ou da vida. O processo
biológico é tão importante, que várias plantas estabelecem uma simbiose com
bactérias capazes de fixar nitrogênio. A diminuição de nitrogênio em solos
agrícolas pode ser reduzida por rotação de culturas. Ex: soja, que fixa N, pode
estar em rotatividade com milho, que não fixa, e, assim, aumentar a fertilidade
do solo. Se as bactérias apenas fixassem nitrogênio, N2 seria removido da
atmosfera. As bactérias também realizam o processo inverso: a imobilização.
Tanto a remoção de N2, como a incorporação são processos controlados por
bactérias. N é fertilizante e contaminante das águas subterrâneas. Fontes
industriais e descargas elétricas podem fixar N. N fixo significa N não ligado, ou
seja, N atômico. Fixação industrial é hoje a maior fonte de N. Óxidos de N são
formados a altas temperaturas quando N2 e O2 estão presentes. Os óxidos de
N são a maior fonte poluidora proveniente dos automóveis. N2O diminui a
camada de O3 na estratosfera. N é ao mesmo tempo essencial e tóxico. É
essencial a todas as formas de vida e participa de vários processos industriais,
liberando produtos tóxicos.Quanto aos seus efeitos no efluxo de CO2 para a
atmosfera, entre as práticas agrícolas destacam-se as operações de aração e
gradagem, as quais constituem o denominado preparo convencional do solo.
Essas operações intensificam os processos microbianos responsáveis pela
volta do C da matéria orgânica do solo e de resíduos vegetais para a
atmosfera, seja na forma de CO2 de solos em condições aeróbias ou CH4 de
solos inundados. Desta forma, a não utilização de preparos baseados no
revolvimento intenso do solo pode ser uma alternativa com potencial de reduzir
o efluxo desses gases de solos agrícolas para a atmosfera.
os ciclos são levados para onde mesmo? tem várias frases muito
truncadas, como "Em escalas de tempo geológicas de reabastecimento, de C,
S e P é dependente tectônicas, especialmente o vulcanismo e erosão das
rochas", a tal ponto que dão a impressão de que não foram escritas, mas sim
montadas. Sugiro fortemente que aumente a atenção com o que escreve.
[1.200] A grande intensidade da ciclagem de P pelo biomassa
microbiana deve apresentar maior importância em solos com maior ou
menor capacidade de fixação de nitrogênio? Como seria possível utilizar
esta ciclagem do ponto de vista agronômico?
Com uma maior FBN pois o N é correlacionado com o P, estando juntos
na matéria orgânica influenciando na dinâmica e ciclagem no solo. Durante a
reciclagem do MO no solo, parte vai para a biomassa microbiana que, apesar
de ser um reservatório pequeno de P, representa elevada taxa de reciclagem.
A biomassa microbiana recicla cerca de 70 vezes mais P por ano que a
fitomassa, colocando em evidência sua importância no ponto de vista
agronômico.
As associações com microrganismos solubilizadores de P estão entre os
fatores que influenciam no potencial das espécies ou cultivares em absorver P
do solo.A produção de inoculantes contendo bactérias fixadoras de nitrogênio
já é prática de rotina em laboratórios de microbiologia do solo, e as bactérias
em geral, são um grupo de microrganismos que estão também entre os
principais responsáveis pelo mecanismo de solubilização de fosfatos. Os
gêneros bacterianos com o maior potencial para utilização como inoculantes
para as culturas são Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Burkholderia,
Achromobacter, Microccocus, Aereobacter e Flavobacterium . Em virtude desta
grande variedade de organismos, a utilização de bactérias solubilizadoras de
fosfato inorgânico (BSFI) depende do conhecimento de suas características,
entre as quais, a capacidade de solubilização, que varia com o microrganismo
e as condições do ambiente .
não tenho a menor idéia do que você tentou dizer, de tantas direções
diferentes em que foi ao mesmo tempo. Por exemplo, não mencionou em que
situação a ciclagem orgânica seria mais importante, e a solubilização de P
inorgânico que deve ser o que você queria dizer com a parte de inoculante no
fim não tem absolutamente nada a ver com o ponto da pergunta, que é a
ciclagem do P orgânico.
se livrou só porque eu errei a pergunta em relação à minha intenção
inicial, que era disponibilidade de P.
[3.600] Sintetize o capítulo de forma a permitir o entendimento
geral do assunto.
Neste capítulo intitulado “Transformações bioquímicas e ciclos dos
elementos no solo” os autores aprofundam o conhecimento dos fatores que
determinam a ciclagem dos elementos os quais têm predominância nos
organismos vivos, dando ênfase para os elementos Carbono, Nitrogênio,
Fósforo, Enxofre e, por último, os autores explanam sobre o ciclo dos metais,
suas fontes, transformações e a sua capacidade de se tornarem elementos
poluidores.
O ciclo dos elementos e suas transformações são mediados pelos organismos,
sendo estes processos biológicos, responsáveis pela disponibilidade de
diversos elementos químicos necessários às diversas formas de vida do
planeta. Os microrganismos atuam de forma direta ou indiretamente exercem
papel na decomposição de material orgânico, mineralização, imobilização
orgânica,
reações
de
oxidação/redução,
solubilização,
precipitação
e
volatilização de diversos elementos presentes no sistema solo-planta tais
como: H, O, C, N, P, S, K, Ca, Si, Mg, Fe, Mn, Cr, Cl, As, Se, Zn, Cd e Hg.
Devido à influência humana no meio ambiente, grandes impactos nos ciclos
biogeoquímicos dos elementos através dos ciclos hidrológicos e de sedimentos
têm sido observados. Podemos citar: (a) a queima de combustíveis fosseis e a
mudança no uso da terra que têm aumentado 13% o fluxo de C-CO2 para a
atmosfera; (b) 108% da elevação do fluxo de N reativo é devido à queima de
combustíveis fósseis e produção de fertilizantes; (c) A magnitude do fluxo de
fósforo tem aumentado devido ao aumento da mineração deste elemento
aproximadamente
400%;
(d)
aumento
da
liberação
emissão
de
S,
aproximadamente 113%, devido a queima de combustíveis fósseis e pelo
desmatamento; (e) os fluxos de O e H (H2O) tem desbalanço de 16% entre a
precipitação e o uso da água e (f) a carga de material em suspensão nos rios
tem
aumentado
200%.
Essas alterações
têm
fortes
implicações no
funcionamento dos ecossistemas por aumentar as quantidades de formas
reativas dos elementos e interferir nos componentes bióticos. Sendo que, os
componentes bióticos dos ecossistemas são essenciais para garantir a
ciclagem dos nutrientes no sistema vegetação-solo. De forma generalizada, a
vegetação absorve os elementos da solução do solo e os assimila em seus
tecidos com a ajuda da energia solar; ao final do ciclo, são depositados no solo,
sendo degradados pelos microrganismos, mineralizados, liberando parte para a
atmosfera e parte para a solução do solo, podendo ser novamente absorvido
pelas plantas, formando um ciclo. O funcionamento dos ecossistemas envolve
processos de ganho (entradas) e perdas (saídas) de carbono e nutrientes,
determinando a intensidade e o balanço desses processos opostos, o grau de
sustentabilidade do ecossistema ou a eficiência daqueles manejados para
produção agrícola. Os ecossistemas são sustentados por três pilares principais:
fluxo de energia, ciclagem de nutrientes e biodiversidade. Se o ecossistema
sofrer interferência que leve à perda de energia, redução da biodiversidade e
retirada
de
nutrientes
(ciclo
aberto),
ele
terá
sua
sustentabilidade
comprometida. Um fato que comprova a eficiência da ciclagem de nutrientes é
o fato que pequena proporção de nutrientes permanece na matéria morta. Nas
florestas de clima temperado, onde predominam situações que limitam a
atividade microbiana, os elementos acumulam-se mais no solo e serrapilheira.
Os resíduos destas regiões apresentam elevados teores de compostos
aromáticos e baixos teores de bases (K, Ca, Mg), o que dificulta sua
decomposição. Já a alta intensidade dos processos biológicos nas condições
tropicais contribui para a elevada fragilidade do ecossistema. Por isso, solos
sob vegetação natural, quando desmatados, são mais produtivos que aqueles
cultivados, pois os nutrientes estocados são reciclados em pouco tempo,
consumindo grande parte da matéria orgânica do solo, que se oxida
rapidamente. Este processo é grandemente observado na região amazônica
em que a instalação de lavouras após o desmate é altamente produtiva, sendo
que com os sucessivos cultivos a produção alcança patamares que não
propiciam a atividade agrícola. As ações antrópicas, como o desmatamento,
poluição química da atmosfera e solo, o uso de produtos industriais
(fertilizantes e pesticidas), alteram os fluxos dos elementos, exercendo enorme
influência
em
seus
ciclos.
De forma geral, o ciclo do carbono (C) termina ao atingir os sedimentos
oceânicos, onde se acumulará nas camadas mais profundas, principalmente
em formas inorgânicas. Antes de ser depositado nestas camadas o C circula
pelos componentes da biosfera, resumidamente no sistema solo-plantaatmosfera. Esse ciclo é regulado por processos de oxirredução, os quais
determinam os fluxos de CO2 para compostos orgânicos e, desses para CO2 e
CH4. Tais processos controlam os fluxos e determinam os ganhos e as perdas,
representando fonte e dreno de C entre o solo e a atmosfera, sendo esses
fluxos também denominados seqüestro (dreno) e emissão (fonte) de C do solo
para a atmosfera. Estima se que, aproximadamente metade do C
fotoassimilado pelas plantas é consumido na respiração dos seres vivos para
manutenção e crescimento. Admitisse que quando a razão da quantidade total
de nutrientes na vegetação em relação ao solo for maior que 1,0, o sistema é
pouco sustentável, pois depende essencialmente da reciclagem, e qualquer
interferência na vegetação compromete a estabilidade do ecossistema, como
ocorre em florestas sob solos arenosos e pobres em reservas nutricionais.
As ações antrópicas no planeta têm causado aumento no C-CO2 e C-CH4 da
atmosfera. Isto tem forte relação com o controle térmico da terra, um efeito nos
dias atuais disto é o conhecido “efeito estufa” responsável pelo aquecimento do
planeta e alteração de vários ecossistemas. Avaliam que metade da emissão
de CO2 para a atmosfera é proveniente da oxidação da matéria orgânica do
solo. O ciclo do C é resumido a dois grandes fluxos principais que controlam o
balanço desse elemento ou desbalanço: a fotossíntese e a respiração. O
enriquecimento global de gases da atmosfera é devido, principalmente, à
queima de combustíveis fósseis e ao desmatamento. Enquanto que a depleção
é devida, principalmente, a incorporação do C nos tecidos das plantas, sendo
que grande parte do C fotoassimilado pelas plantas é depositado no solo. O
input anual de C para o solo é de 40 a 68 Gt ano-1, o que corresponde a quase
15% de CO2 atmosférico, enquanto a biota terrestre respira globalmente de 40
a 60 Gt ano-1 de CO2. A retenção de carbono no solo, além de melhorar sua
qualidade (melhora a retenção de água e nutrientes, diminui a susceptibilidade
à erosão etc.), pode representar importante serviço ambiental. É importante
salientar que cerca de 30% de C dos solos mundiais encontram se nos solos
dos trópicos, onde existe grande pressão sobre as terras cultivadas e florestas
nativas, as quais, se destruídas, contribuirão duplamente para o aumento do C
atmosférico. Comparativamente, solos manejados sob sistema de plantio direto
podem seqüestrar aproximadamente 40% mais carbono do que solos com
manejo convencional, o que representa uma alternativa para retirar parte do
excesso
de
CO¬2
da
atmosfera,
tornando
o
cultivo
agrícola
mais
conservacionista. Deve-se levar em conta que o cultivo agrícola, seja ele
convencional ou plantio direto, requer mecanização, corretivos e uso de
fertilizantes, especialmente dos nitrogenados para aumentar a produção de
biomassa vegetal e que, consome-se energia e libera-se CO2. Para
estabelecer o balanço geral da atividade agrícola, existe o conceito de
“Potencial de mitigação do aquecimento global” (PMAG) que corresponde ao
balanço líquido entre C-retido e C-CO2 (equivalente) total emitido. Existem
algumas práticas que auxiliam o seqüestro de carbono no solo como: (a) a não
remoção dos restos culturais; (b) evitar o revolvimento do solo; (c) manter o
solo sempre coberto por vegetação; (d) praticar rotação de culturas, pousios e
promover a diversidade biológica no agrossistema; (e) adotar práticas de
manejo integrado; (f) promover a integração de sistemas agrossilvopastoril
(integração lavoura-pecuária) e (g) propiciar ações para recuperação de solos
degradados ou marginais. A perda do C-orgânico do solo tem conseqüências
ecológicas e econômicas, devido às funções que a matéria orgânica exerce no
solo como: (a) funções locais (solo), melhoria das propriedades funcionais do
solo (química, física e biológica) e (b) funções fora do local: redução de
sedimentos em corpos d’água, filtração de poluentes, biodegradação de
substâncias tóxicas etc. Outro aspecto interessante no contexto da emissão de
gases do efeito estufa e a atividade biológica do solo é a relação com a
temperatura. Os autores citam que a elevação da temperatura de 25 para 35C,
triplicou a quantidade de C mineralizado. Assim, é razoável supor que, a cada
aumento da temperatura global da atmosfera, corresponderia maior liberação
de C-CO2 pelos solos das regiões temperadas, onde, inclusive, existe maior
quantidade de carbono armazenado no solo, representando alto potencial de
aceleração do impacto nas mudanças globais do clima. Outro aspecto de
grande importância no ciclo do C é a produção e absorção de CH4 no solo, e a
acumulação de C em solos anaeróbios ou encharcados. O principal fator na
acumulação de MO em solos anóxicos é a redução da atividade da enzima
fenoloxidase, o que permite o acúmulo de compostos fenólicos. E esses, são
potentes inibidores das enzimas hidrolíticas responsáveis pela biodegradação
orgânica
resultando,
assim,
em
acúmulo
de
resíduos
no
solo.
Na reciclagem de materiais de matriz orgânica, substâncias orgânicas de
origem doméstica, agrícola, urbana e industrial, atenção deve ser dada, pois,
estes substratos podem conter substâncias tóxicas aos seres vivos e ao solo,
sendo necessária a submissão desses resíduos a tratamentos específicos
como estabilização química em reatores ou compostagem antes da disposição
no solo. Das suas transformações, ocorrem processos que merecem atenção
especial como: (a) liberação de gases malcheirosos e metais tóxicos; (b)
liberação ou formação de substâncias orgânicas poluentes que podem atuar
como mutagênicos, teratogênicos e carcinogênicos; (c) contaminação do solo e
águas e (d) transmissão de doenças. A aplicação em solos agrícolas de
matrizes orgânicas (biossólido, lodo de esgoto etc.) é geralmente alternativa
viável para disposição final do lodo ou biossólido. Como medida de segurança,
alguns parâmetros técnicos já foram estabelecidos para a orientação na
aplicação agrícola de biossólidos como: contaminação de metais pesados no
material, limites de concentração de metais pesados no solo e taxa de
aplicação e carga máxima. Existem normas técnicas rigorosas para a aplicação
de resíduos sólidos no solo. O plano técnico de aplicação baseia-se em vários
aspectos, como: (a) classificação do material: tipo de resíduo, composição,
patógenos, matéria orgânica, taxa de mineralização e capacidade de
neutralização; (b) caracterização do local: localização na paisagem, tipo de solo
e uso da terra e cultura; (c) taxa de aplicação: N disponível, metais pesados,
teor de outros elementos e carga orgânica e (d) impactos ambientais: atração
de vetores, odores desagradáveis e outros impactos. A reciclagem pode
contribuir muito para a sustentabilidade do planeta, mas pode também causar
problemas se não for técnica e corretamente planejada e conduzida.
O nitrogênio pode ser encontrado majoritariamente na litosfera, rochas, fundo
dos oceanos e sedimentos, na atmosfera e biosfera. O N da matéria viva
encontra-se predominantemente nas plantas (94%), achando-se os 6%
restantes nos animais (2%) e microbiota (4%). De todos os elementos que
circulam no sistema solo-planta-atmosfera, o que sofre maior número de
transformações bioquímicas no solo é o nitrogênio, que apresenta ciclo
universal onde se distinguem três subciclos chamados: elementar, autotróficos
e heterotróficos. O subciclo elementar representa a conexão entre as formas
vivas e os compartimentos dominantes na terra e na atmosfera, sendo
representado pela desnitrificação e fixação biológica de N2. O subciclo
autotrófico inclui a atividade das plantas, fotossíntese e formação de
compostos orgânicos nitrogenados como substratos primários para os
microrganismos
heterotróficos,
cuja
atividade
representa
o
subciclo
heterotrófico desse elemento, caracterizado pela mineralização, dissipação de
energia da matéria orgânica e produção de formas inorgânicas de N no solo. A
fixação de N2 é a principal via de adição de N no sistema solo-planta,
contribuindo com mais do dobro do que é aplicado via fertilização mineral.
Desnitrificação e lixiviação são os principais processos de perda de N do solo
e, juntos, contribuem com 72% do total de N perdido. As interferências
antrópicas sobre o ciclo de N são muito intensas e de grande significado
influenciando nas transformações e fluxos desse elemento no sistema soloplanta-atmosfera.
A maior parte do N do solo encontra-se na forma orgânica, normalmente como
proteínas, peptídeos, quitina, peptídeoglicano, ácidos nucléicos, bases
nitrogenadas
e
uréia.
A
mineralização
do
N
do
solo
ocorre,
predominantemente, nas frações menos representativas, em termos de
quantidade da matéria orgânica do solo, como a biomassa e a sua função
ativa. A maior parte da MOS é composta de frações de difícil decomposição,
estudos indicam que apenas cerca de 2 a 5% do reservatório de N-orgânico
total do solo é mineralizado a cada ano. A mineralização do N envolve,
inicialmente, a ação de peptidases extracelulares que quebram as proteínas,
liberando peptídeos e aminoácidos. A amonificação é definida como a
conversão de N-orgânico em amônia, ocorrendo através de diferentes reações
de desaminação (hidrolítica, oxidativa, redutiva e dessaturativa). A NH3
produzida nestas reações se equilibra no solo com H2O formando NH4+, que é
absorvido pelas plantas ou sofre nitrificação pelos microrganismos. A
assimilação do N ocorre por duas rotas metabólicas principais, que envolvem
compostos orgânicos intermediários oriundos do ciclo de Krebs, alfacetoglutorato e aspartato/glutamato. O alfa-cetoglutorato transforma-se em
glutamato, que, por ação da glutamina sistetase, o transforma em glutamina
(transaminação). Esses produtos aminados são empregados na síntese de
aminoácidos essenciais à síntese protéica de novas células, onde os
compostos hidrogenados podem ocorrer em formas complexas. Esse é o
principal processo químico responsável pela imobilização biológica de N. Na
sequência do ciclo, o produto da mineralização, NH3, converte-se em
condições aeróbias a NO3-, por meio da nitrificação, podendo ter vários
destinos. As bactérias e seus predadores, as amebas, são os principais
microrganismos responsáveis pela maior mineralização de N no solo cultivado,
enquanto que, os anelídeos têm participação maior na mineralização de N em
solos sem cultivo, pois esses organismos são danificados pela interferência
mecânica no solo. A mineralização de N é influenciada pelos fatores que
controlam o crescimento e a atividade microbiana no solo, como pela
quantidade ou taxa de aplicação do resíduo. A taxa de mineralização de N é
um processo essencial ao ecossistema e, portanto, indicador da qualidade do
solo. A mineralização/imobilização é intensa em condições aeróbias e,
pequena,
em
condições
de
anoxia.
Continuando o ciclo, o amônio continua a sofrer transformações, convertendose em NO2-, que, imediatamente, converte-se em NO3-, processo chamado de
nitrificação. Os procariotos quimioautotróficos são os principais facilitadores
desse processo, mas não são os únicos, pois pode ocorrer a nitrificação
heterotrófica por fungos em certas condições e, recentemente, ficou
demonstrado que leguminosas fixadoras de N2 também fazem nitrificação na
parte aérea. A nitrificação microbiana do amônio a nitrato é realizada por
bactérias quimiautotróficas que usam a nitrificação como fonte de energia para
fixação de CO2. A nitrificação pode ser dividida em duas etapas: 1º. Nitritação,
que é a transformação do amônio a nitrito mediada, por exemplo, por bactérias
do gênero Nitrossomonas, e 2º. Nitratação, que é a transformação do nitrito a
nitrato, realizada por bactérias do gênero Nitrobacter. A nitrificação em plantas
não era conhecida até recentemente, quando se demonstrou que algumas
leguminosas fixadores de N2 sintetizavam a partir da asparigina e acumulam o
ácido 3-nitropropiônico que é um composto tóxico que é convertido em N
inorgânico (NO3-, NO2-) na parte aérea de onde retorna ao solo via
serrapilheira. A nitrificação bacteriana é a principal via de nitrificação no solo,
sendo influenciada por vários fatores, como: (a) aeração; (b) temperatura; (c)
umidade; (d) reação do solo; (e) fertilizantes; (f) matéria orgânica e relação
C:N; (g) fatores tóxicos. No solo o NO3- pode ser: (a) ser absorvido por plantas;
(b) utilizado por microrganismos; (c) sofrer lixiviação; (d) sofrer redução
(desnitrificação). Como a maioria das plantas assimila preferencialmente NO3-,
seu bom desenvolvimento é freqüentemente dependente da nitrificação
biológica e, por isso, a capacidade nitrificadora é um bom indicador de
fertilidade do solo, tornando esse processo é de grande importância ecológica
e agronômica. Elevadas taxas de nitrificação podem implicar os seguintes
fatores: (a) eutrofização de mananciais; (b) problemas de saúde ao homem e
animais, quando ingerido em grandes quantidades; (c) formação de
nitrosamina que possui ação carcinogênica e (d) a geração de produtos
poluentes (NO3-) ou precursores de gases atmosféricos também poluentes.
Como uma etapa seguinte à amonificação, a nitrificação exerce papel
fundamental nos mecanismos de perda de N no solo, principalmente naqueles
em forma gasosa ou por lixiviação. Por possuir um ciclo aberto na natureza, N
sofre constantes perdas, tornando-se o nutriente que mais limita o crescimento
das
plantas
e
a
produção
agrícola
mundial.
Os processos redutivos de N culminam com a produção de gases, que por
representar as perdas de N do solo, causam a destruição da camada de ozônio
(O3). A redução do nitrato ocorre por meio de vários mecanismos, como: (a)
redução assimilatória; (b) quimiodesnitrificação; (c) respiração do nitrato; (d)
redução dissimilatória de NO3- para NH4+ e (e) desnitrificação respiratória.
A desnitrificação consiste na redução bioquímica de formas oxidadas a formas
gasosas (N2 e N2O), envolvendo quatro fases redutivas catalisadas por
diferentes enzimas do periplasma, membrana e citoplasma bacteriano. A
desnitrificação é um processo de grande importância geoquímica e ambiental,
porém muito complexa. Nas bactérias desnitrificantes, as formas oxidadas de N
atuam como aceptores terminais de elétrons oriundos da oxidação de
substratos reduzidos. Esse processo representa a principal via de perda de N
do solo para a atmosfera. 20 a 30% do N aplicado na agricultura não são
recuperados devido à desnitrificação ou volatilização. Podemos citar como os
principais fatores que regulam a desnitrificação, sendo: (a) umidade e aeração
do solo; (b) pH e temperatura e (c) teor de nitrato e de carbono. Além de
representar prejuízo para a agricultura, a desnitrificação contribui para o
estreitamento da camada de ozônio e para o efeito estufa. Os autores citam
que existem alguns nitrificadores que também são desnitrificadores. A
nitrificação desnitricante ocorre com maior intensidade em solo fertilizado com
muito N-mineral, elevados teores de matéria orgânica e baixa oxigenação.
Vários processos abióticos também contribuem para alterações nos teores de
N mineral do solo, incluindo a fixação nas argilas e colóides orgânicos e
reações com substâncias húmicas. O nitrato é a forma de N mais móvel no
solo, e por não serem adsorvidas as partículas do solo, está sujeita a lixiviação.
Para evitar perdas excessivas de N, sempre é recomendado o parcelamento da
adubação
nitrogenada.
O fósforo é um elemento imprescindível para a vida. Ele faz parte de
biomoléculas como ácidos nucléicos e ATP. Os organismos vivos absorvem
fósforo na forma de ortofosfato solúvel, esse nutriente é obtido da solução do
solo onde a concentração é geralmente muito baixa. A absorção de fósforo é
um processo ativo que acontece contra um forte gradiente de concentração,
tendo-se em vista que, no citoplasma, deve-se manter uma concentração entre
5 a 10 mM. Devido à alta exigência pelas plantas e à baixa disponibilidade no
solo, esse nutriente é quase sempre muito limitante ao crescimento delas, que
geralmente apresentam grande déficit nutricional de P. O ciclo do P é aberto e
flui das rochas para o fundo dos oceanos, tendo maior intensidade entre a biota
e o solo. O P é um agente potencial de poluição ambiental, eutrofização de
rios, e estratégico para a agricultura, visto ser um recurso finito. A principal
fonte de P para os seres vivos são as rochas fosfáticas que constituem um
recurso natural não renovável que precisa ter seu uso racionalizado, pois se
estima que as reservas de P se esgotarão nos próximos 80 a 100 anos.
Calcula-se que aproximadamente 75% do P aplicado ao solo são perdidos ou
ficam retidos nas suas partículas, o que contribui para seu acúmulo nos solos
cultivados.
A reciclagem do P é intimamente relacionada com a dos outros elementos via
matéria orgânica. Devido à alta concentração de P nos microrganismos, P é o
segundo nutriente mais abundante na matéria orgânica do solo. Ele tem forte
influência na imobilização de C e N em sistemas biológicos; o acúmulo de C, N,
P e S na matéria orgânica dependem do conteúdo de P no material de origem,
exercendo, portanto, influência na fertilidade do solo. Nos sistemas agrícolas,
especialmente nos Brasileiros, P e N representam os nutrientes que mais
limitam a produção. A maior parte do P ocorre em fração mineral ligada aos
óxidos de Fe e Al nos solos ácidos, e a Ca nos neutros e alcalinos. O P
orgânico do solo é encontrado principalmente na forma de fosfato de inositol,
fosfolipídios, e nucleotídeos. A maior parte das reservas de P do solo é não
lábil, estando quimicamente muito estável e difícil de torna-se disponível às
plantas. A fração lábil é geralmente menor que 5% de P do solo. Como as
plantas e os microrganismos absorvem P da solução do solo, os processos
químicos abióticos e bióticos que controlam as transformações e absorção
desse elemento são importantes fatores do seu ciclo e da produtividade
agrícola. Os mecanismos de transformação de P no solo envolvem além da
retenção ou fixação nas partículas do solo por processos químicos, a liberação
ou solubilização da fração de transição (lábil), mineralização e imobilização
biológica mediados pelos microrganismos. As transformações de P são
reações com forte influência microbiana, principalmente na mineralização,
imobilização
e
absorção,
processos
que
controlam
a
dinâmica
das
transformações e os fluxos dos elementos no ambiente. Apesar de pouco
reativo no solo, P, quando atinge os corpos d’água, geralmente arrastado pela
erosão ou como rejeitos diversos, exerce grande impacto ambiental nos
ecossistemas, principalmente, na eutrofização dos mananciais hídricos.
Diversos microrganismos, incluindo isolados de bactérias, actinomicetos,
fungos e protozoários, são capazes de hidrolisar P de muitos compostos
orgânicos através da produção de fosfatases, cuja atividade pode ser um
indicador da transformação da MOS. Durante a reciclagem de material
orgânico no solo, parte vai para a biomassa microbiana que, apesar de ser um
reservatório pequeno de P, representa elevada taxa de reciclagem de P. A
biomassa microbiana recicla cerca de 70 vezes mais P por ano que a
fitomassa, colocando em evidência a importância dos processos biológicos no
ciclo desse elemento. A mineralização é influenciada por inúmeros fatores, em
especial pelas condições ambientais que interferem na densidade e atividade
microbiana e pela mineralogia do solo. A imobilização de fosfato é mais
provável de se dar quando o ortofosfato disponível no solo estiver em
condições abaixo da exigida pela microbiota. A quantidade de P imobilizada é
diretamente relacionada à de biomassa. Os microrganismos absorvem mais P
mineralizado que as plantas. A decomposição e a mineralização de P no solo
ocorrem simultaneamente com a de C e seguem a mesma dinâmica discutida
para N. A principal fração de P-mineralizável no solo é a biomassa, tendo
indicação que até a metade desse P pode ser mineralizada por ano. A grande
maioria dos heterotróficos do solo tem ação mineralizadora, sendo mais
comuns os produtores de fitases. Os fungos, em geral, possuem maior ação
hidrolítica de fitatos que as bactérias, embora as fitases sejam também
produzidas por bactérias, plantas e animais. As nucleases são produzidas,
principalmente, pelos microrganismos rizosféricos e as fosfolipases pelos
actinomicetos. O controle as atividade hidrolítica de fosfatos orgânicos é feita
pela disponibilidade de P, fonte de carbono e pH do solo, destacando-se em
função do último as fosfatases ácidas e alcalinas. Os microrganismos são as
principais fontes de enzimas mineralizadoras de fosfatos. As frações
moderadamente lábeis de P contribuem com 80 a 90% do P mineralizado. A
mineralização difere bastante em relação às condições ambientais. Estima-se
que no clima temperado a mineralização de P varia de 1 a 10% por ano do total
orgânico, enquanto nos trópicos essas taxas atingem 15 a 20% de P-orgânico,
representando importante mecanismo para a disponibilidade do nutriente.
Vários grupos de microrganismos do solo ou da rizosfera são capazes de
extrair ou solubilizar P de frações insolúveis no solo e de fosfatos inorgânicos
naturais pouco solúveis. A solubilização de P pode resultar da produção de
CO2 e de ácidos orgânicos oriundos da mineralização de C-orgânico e da
produção de enzimas e de compostos quelantes e complexantes pela
microbiota. Outros mecanismos, como a produção de ácidos inorgânicos, são
também importantes na solubilização dos fosfatos inorgânicos. Embora exista
maior número de bactérias solubilizadoras do que de fungos, estes apresentam
maior capacidade de solubilização. Diversas bactérias são reconhecidamente
solubilizadoras de fosfato como gêneros de Pseudomonas e Bacillus que são
empregados como fertilizantes. Os fungos que destacam-se são Aspergillus
niger, A. flavus e outras espécies deste gênero. A solubilização de P é uma
competência ubíqua da microbiota, alcançando 40 a 70% dos isolados das
sementes, de 10 a 40% de isolados de rizosfera e de cerca de 20% de isolados
do solo. Essa capacidade existe até mesmo entre fitossimbiontes, como rizóbio
e fungos micorrízicos. A competência para a solubilização varia entre espécies
microbianas e as formas químicas de fosfato. A maioria é capaz de solubilizar
fosfatos de cálcio, mas poucas são capazes de solubilizar fosfatos de Al e Fe.
A utilização dos genes para solubilização do fosfato já são bastante
conhecidos, contudo, seu uso é restrito na biotecnologia ou não praticado
devido à possibilidade deste gene se difundir com outras espécies microbianas
e causar danos ambientais como a eutrofização mananciais d’água.
A presença de microrganismos na rizosfera geralmente facilita a absorção de P
pelas plantas, mas há evidências que a translocação na planta pode ser
reduzida. Diversas bactérias causam alterações biológicas na rizosfera e
fisiológicas na planta, em especial nas raízes, que resultam de melhor
absorção de P. A produção de substâncias húmicas durante a decomposição
da MOS que pode competir com o íon H2PO4- por superfície de adsorção,
constituindo uma superfície protetora sobre os sesquióxidos coloidais. Isso
contribui para menor fixação do P para aumentar P-lábil no solo. Como as
reservas de fosfato conhecidas são finitas, qualquer estratégia que prolongue
sua vida útil terá grande impacto para a existência humana no planeta.
O enxofre é também um elemento essencial para todos os seres vivos, pois é
necessário para síntese de aminoácidos que constituem as vitaminas, os
hormônios e as enzimas. A maior parte do S está na atmosfera, por causa das
atividades humanas, como a queima de fósseis e da vegetação, predominando
na forma de SO2, que pode ser absorvido diretamente do ar pelas plantas ou
levado ao solo pela chuva. Em forma inorgânica, predomina nos solos a SO42-,
embora compostos de oxidação mais baixos sejam também encontrados como
sulfetos, sulfito etc. O S é perdido do solo principalmente pela lixiviação,
dependendo o grau em que o SO42- é perdido por precipitação, temos a
capacidade de retenção do sulfato do solo, características de drenagem,
presença e tipo de vegetação e imobilização na microbiomassa são alguns
fatores que podem contribuir para a aretenção ou lixiviação do S. Outras
perdas incluem erosão, retirada pelas culturas, produção de H2S e compostos
de S voláteis orgânicos. A principal fonte de S no solo é a pirita (FeS2), que
ocorre em rochas ígneas. É um elemento essencial às plantas, cujas
deficiências têm-se tornado mais freqüentes devida a: (a) maior uso de
fertilizantes sem S na fórmula; (b) redução da quantidade de S utilizada como
pesticida; (c) rendimento mais alto das culturas e perdas da matéria orgânica
do solo; (d) redução da quantidade de S que é depositada no solo pela chuva.
S existe em várias formas e estados de oxidação e sofre semelhantes
transformações biológicas, como: sulfato (SO42-), sulfito, tiossulfato etc. Em
seus estados reduzidos (S2-, S0) S é fonte de energia metabólica para
algumas bactérias quimiolitotróficas, que usam HS- e O2 para gerar energia e
sintetizar compostos orgânicos a partir de CO2. Em seu estado oxidado (SO42), é aceptor de elétrons para o metabolismo respiratório de bactérias redutoras
de
sulfato.
Em torno de 90% do S presente na camada arável do solo, acha-se na forma
orgânica em frações distintas e em estreita relação com as quantidades de C,
N, e P. A maioria está diretamente ligada ao carbono (C-S), como nos
aminoácidos, e outra na forma de éster (C-O-S), sofrendo ambas as frações
mineralização, produzindo SO42-. Os aminoácidos são a principal forma de
ligação C-S, representando em torno de 30% do S do solo, enquanto ésteres
sulfatados constituem de 30 a 75% de S orgânico total. Quantidade razoável de
S é encontrada na biomassa microbiana constituindo uma reserva que pode
ser mineralizada tal como ocorre com os outros nutrientes no solo. Em solo
aerado,
o
ciclo
do
enxofre
resume-se
basicamente
na
decomposição/mineralização de S-orgânico e na rápida imobilização de SO42inorgânico. A decomposição é feita pelos heterotróficos, havendo várias rotas
aeróbias e anaeróbias dos compostos sulfatados, envolvendo desde a
oxidação como fonte de energia à quebra de ligações “ésteres” pelas
sulfatases, produzindo S-SO4 ou H2S como intermediário à dessulforilação
pelas dessulfidrases. A mineralização de S é influenciada por todos os fatores
que afetam o crescimento e a atividade microbiana no solo. A mineralização de
S,
na
presença
de
plantas,
é
maior
que
no
solo
sem
planta.
O enxofre sofre inúmeras reações de redução e oxidação no solo. Os
processos de redução podem ser dissimilatórios de SO42- e S0 para S2- e
assimilatórios desses para S-orgânico. A ação das bactérias redutoras de
sulfato esta relacionado à poluição, corrosão, degradação de depósitos
minerais e tratamento de efluentes, sendo sua presença freqüentemente
indicada
por
cor
escura
e
cheiro
característico
de
H2S.
Os metais no solo originam se da intemperização dos matérias de origem e de
fontes antropogênicas como pesticidas e fertilizantes, rejeitos orgânicos e
industriais, mineralização e queima de combustíveis, irrigação e deposição
atmosférica. A combustão de carvão mineral é a atividade que contribui com o
maior número de metais poluentes para o solo, seguidas pela deposição de
lodo de esgoto e resíduos da indústria petrolífera e siderúrgica. Os metais
encontram-se em formas diversas no solo, como: solúveis em água, retidos nos
sítios de troca, adsorvidos ou complexados aos colóides orgânicos e
inorgânicos, insolúveis precipitados ou oclusos pelos óxidos de Fe e Mn, como
minerais primários, e nos compostos orgânicos e inorgânicos adicionados pelos
resíduos. Os metais passam por uma biociclagem no solo através da absorção
pelas plantas, biomassa microbiana e transformação em formas livres ou de
quelato que se equilibram com as demais formas encontradas no solo. Os
elementos metálicos, portanto, além de sofrer inúmeras transformações, estão
também sujeitos à mineralização e à mobilização pela biomassa microbiana. A
imobilização microbiana dos metais é muito pequena e pouco relevante nos
fluxos desses elementos. Minerais insolúveis contendo K, Ca e Mg podem ser
solubilizados pelos microrganismos, o que constitui importante mecanismos de
pedogênese e de controle da disponibilidade desses elementos no solo. A
produção de ácidos orgânicos é o mecanismo mais comum de ataque biológico
à minerais da crosta terrestre. Os microrganismos podem transformar certos
metais por meio de mecanismos bioquímicos diferenciados, como metilação e
desmetilação. Por exemplo, a metilação de Hg é um mecanismo de sua
destoxificação. Vários fungos e bactérias fazem metilação de metais como As,
Hg, Se via co-enzima metilcobalamina. Ao mesmo tempo em que os
microrganismos transformam esses elementos, sua densidade, atividade e
diversidade são influenciadas por concentrações elevadas de certos metais no
solo.
Os microrganismos e os metais disponíveis podem interagir por dois
processos: a bioacumulação e a biossorção. A acumulação celular resulta da
absorção metabólica e da translocação ativa para dentro da célula, resultando
na bioacumulação, geralmente para garantir as funções biológicas, embora
nem sempre isso aconteça para atender a uma necessidade nutricional,
enquanto a sorção no envelope celular se dá por meio de processos não
metabólicos, resultando na biossorção. A absorção ocorre para todos os metais
inclusive os radioativos. A absorção e a bioacumulação são processos de
imobilização de metais importante na biorremediação. A bioacumulação celular
dos metais é regulada metabolicamente por proteínas como metalotioneínas.
Materiais capsulares das células microbianas contêm metabólitos, como
moléculas de baixo peso molecular e agentes complexantes ou quelantes,
como, por exemplo, os sideróforos e as melaninas e glomalina, que são
eficazes
na
retenção
e
complexação
de
metais.
O metal alcança o solo por várias formas, onde constitui dois estoques
principais: disponível e não disponível. Quando disponível, é absorvido pelas
plantas, podendo entrar na cadeia trófica ou sendo devolvido ao solo onde será
liberado novamente após a decomposição do resíduo orgânico, podendo
acumular-se em formas disponíveis ou não. Se não for absorvido, será lixiviado
e, assim, contaminar o lençol freático. Por exemplo, o mercúrio é um dos mais
perigosos poluentes. Diversos microrganismos são capazes de reduzir Hg2+
para se autoprotegerem. O produto desta reação Hg0 é volátil e menos tóxico.
A disponibilidade de nutrientes poluidores é muito influenciada pela atividade
de microrganismos que atuam nos processos de oxirredução, controlando sua
biodisponibilidade. A disponibilidade de outros metais, como o Zn, também é
afetada pelos microrganismos através de seus efeitos no pH, produção de
ácidos
orgânicos
e
mineralização
da
matéria
orgânica.
Uma possível e viável utilização destas características dos microrganismos de
utilização de metais é na remediação de locais contaminados, landfarming ou
biorremediação.
excelente, mas como as demais respostas poderia ser um pouco mais
sucinta
[1.200] Quais os dois principais grupos de microorganismos a
afetar especificamente o ciclo do P? Compare os mecanismos destes
grupos, e avalie como as diferenças afetam a importância relativa destes
grupos, e a ciclagem geral de P.
Fungos e bactérias. A despeito de os fungos serem mais eficientes na
produção de enzimas hidrolíticas responsáveis pela mineralização de P, estes
microrganismos estão em menor número do que as bactérias. A capacidade de
solubilização de fosfato ocorre também em fitossimbiontes, rizóbio e micorrizas,
que promovem também sua maior absorção, sendo que os micorrizícos
arbusculares e ectomicorrízicos são responsáveis pela criação de um sistema
eficiente de mineralização/absorção de P com árvores florestais de clima
tropical,
como
discutido
no
artigo.
Ambos os grupos, sendo heterotróficos, têm os seus mecanismos ligados a
produção de enzimas do tipo fosfatase, nucleases e fitases, as quais atacam
ésteres fosfatados e fosfato de inositol liberando HPO42- para a solução do
solo.
Os mecanismos presenciados pelas bactérias (Bacillus e Peseudomonas,
algumas
espécies
destes
gêneros,
por
exemplo)
para
aumentar
a
disponibilidade e absorção de P pelas plantas correspondem a alterações
biológicas na rizosfera, devido principalmente a sua acidificação pela secreção
de ácidos orgânicos e, fisiológica nas plantas, criação de nódulos por rizóbio.
Já os fungos (Aspergillus niger e A. flavus, por exemplo) aumentam a absorção
de P por meio de mecanismos físicos, formando as micorrízas, possibilitando a
exploração de locais os quais as raízes não alcançam, fisiológicos, pela
alteração da cinética de absorção do P pelas plantas bem como as bactérias,
químico, ocasionando alterações no ambiente rizosférico também semelhante
às
bactérias.
O acesso ao P orgânico e, generalizadamente, mediado pela mineralização
realizada pelos microrganismos decompositores, bactérias e fungos, contudo
um viés deste processo é que primeiramente estes microrganismos imobilizam
o P, visto que ambientes como a Amazônia o P do solo não se encontra
disponível para as plantas. Desta forma, uma maior atuação deste grupo de
microrganismo sobre o P orgânico da liteira causaria maior deficiência para as
plantas. No artigo os autores citam que o P inicial da liteira não se
correlacionou com a taxa de decomposição da mesma. Esta situação é
explicada pelo fato de as plantas no ambiente de floresta tropical, Amazônica,
dificultar a ação e diminuir a diversidade e densidade de microrganismos
decompositores devido à formação de liteira com elevado teor de compostos
inibidores de para os microrganismos, taninos, e de formar de carbono de difícil
decomposição,
como
a
lignina.
Desta forma, a ciclagem de P para as plantas, em casos que o solo seja um
forte competidor pela imobilização de P e onde a disponibilidade de P é baixa,
pode ser favorecida pela associação com fungos micorrízicos ou prejudicada
pela imobilização promovida por bactérias heterotróficas. Neste caso, o
primeiro grupo de microrganismos, os fungos, promove a ciclagem mais rápida
do P no sistema solo-planta, enquanto as bactérias causam um ciclo mais
longo neste mesmo sistema. Adicionalmente, seria menor a quantidade de P
que poderia ser adsorvida pelas partículas minerais diminuindo o número de
transformações

que
P
realizaria
para
voltar
à
planta.
excelente
[1.200] A grande intensidade da ciclagem de P pelo biomassa
microbiana deve apresentar maior importância em solos com maior ou
menor capacidade de fixação de nitrogênio? Como seria possível utilizar
esta ciclagem do ponto de vista agronômico?
Em solos com maior capacidade de fixação de N. Visto a necessidade
do suprimento de P para o “turnover” microbiano bem como sua atividade
metabólica necessitarem de grandes quantidades deste elemento e devido ao
fato que os solos que possuem maior fixação de nitrogênio consequentemente
fixarão maior quantidade de P, pois este elemento forma juntamente com o N
as principais formas de compostos orgânicos capazes de fornecer P no solo,
nucleotídeos, fosfolipídios e fosfato de inositol, o que pode representar em
alguns solos até 98% do P disponível. Então a sua imobilização acarretaria que
o P da própria biomassa microbiana teria que ser reaproveitado pelos
microrganismos. Mesmo sendo a biomassa microbiana um reservatório de
fósforo, pequeno em relação ao solo, o fósforo da biomassa possui intenso
fluxo devido a sua rápida reciclagem. Um fato importante da possibilidade de
utilização da biomassa microbiana para ciclagem e disponibilização de P para a
agricultura
é
devido
ao
fato
que
a
biomassa
microbiana
recicla
aproximadamente 70 vezes mais P por ano do que a fitomassa. Portanto, a
biomassa microbiana pode se constituir em uma forma de “P-lábil” podendo
estar disponível para as plantas de forma mais rápida para sua absorção
possibilitando uma potencial criação de um sistema de liberação de P para as
plantas via biomassa microbiana.

ok, para a pergunta errada. agora foi que vi que tinha colocado fixação
de N, quando a minha idéia era falar na disponibilidade de P.
[2.400] Discuta possíveis conseqüências da grande variação em
decomposições totais relatadas na tabela 1 do artigo, em particular no
que tange à possibilidade de generalizações a partir de apenas alguns
estudos de ciclagem de nutrientes. Ligue isto com a síndrome de baixa
decomposição mencionada em vários pontos do artigo, e avalie
conseqüências para a prática da adubação verde em culturas tropicais.
A grande variação nas taxas de decomposição, primeiramente, indica
que os modelos de decomposição estão subestimando as taxas de
decomposição reais, principalmente, como exposto no artigo, a taxa de
decomposição em florestas tropicais não parece ser rápida e sim lenta, o que
demonstra um viés da generalização de que em regiões tropicais com elevadas
temperaturas e umidade a taxa de decomposição é maior e mais rápida do que
em regiões de menor temperatura e umidade. Podemos concluir pela análise
da tabela que as espécies vegetais também possuem elevada contribuição
para a redução da decomposição da liteira seja pela produção de substâncias
tóxicas aos microrganismos decompositores (taninos), seja devido à liteira rica
em compostos de difícil degradação (lignina) estes dois, principalmente,
consistem em uma estratégia para menor imobilização de P e outros nutrientes
pelos microrganismos decompositores, o tipo de solo o qual poderá fornecer
maior quantidade de nutrientes ou não também exercem grande influência,
devido ao fato que facilitará a aquisição de nutrientes para a realização do
“turnover” microbiano bem como para as plantas, a pluviometria é essencial
visto o P no solo se deslocar por difusão, processo que necessita de filme
d’água para acontecer, o tempo da estação seca, a duração da avaliação, e o
método de avaliação da decomposição, o qual, costumeiramente, utiliza bolsas
com tamanho de malhas diferenciadas possibilita a contribuição da meso e
macrofauna, os quais não são contabilizados nos modelos atuais, mas estes
organismos possuem ação fundamental no processo de decomposição devido
a sua ação trituradora tornando o material mais susceptível ao ataque
microbiano, são fatores que contribuem para que as estimativas de taxa de
decomposição devam ser revistas, pois, estes estudos destroem as premissas
básicas dos modelos de decomposição atualmente utilizados que relacionam
decomposição com o teor de N, a relação Lignina:N e C:N. Portanto, em climas
tropicais a taxa de decomposição não esta estritamente relacionada com os
fatores climático, havendo portanto, necessidade de compreensão dos fatores
acima citados para a criação de um modelo que melhor descreva a degradação
da liteira em climas tropicais. A baixa decomposição descrita no artigo, não se
torna uma característica desfavorável às plantas das regiões tropicais, mas
sim, uma característica desejável. Em regiões em que o solo é pobre em
nutrientes existe uma intensa competição entre plantas e microrganismos,
sendo que os microrganismos levam vantagem em sua absorção. Devido
possuir maior área de absorção, maior afinidade pelos nutrientes e possuir taxa
de “turnover” elevada o que torna os microrganismos excelentes competidores.
A menor decomposição de material orgânico acarreta em menor imobilização
pela biomassa microbiana, o que favorece a absorção de P da liteira pelas
plantas, especialmente, quando associados com fungos micorrízicos. Além do
mais, solos pobres tendem a reter nutrientes, por exemplo, o P, de forma não
disponível para plantas ou microrganismos fato que é indesejável. Sendo
assim, quanto menor a taxa de decomposição menor a imobilização microbiana
e
menor
a
possibilidade
do
solo
reter
nutrientes.
A adubação verde consiste na introdução de matéria orgânica diferente
daquela que é encontrada na região, portanto, pode ser uma matéria orgânica
de melhor qualidade, possuindo maior facilidade de degradação e liberação de
nutrientes. A utilização de matéria orgânica diferente da local favorece a
degradação da matéria orgânica do solo na sua forma de fácil degradação ou
recalcitrante, este mecanismo é conhecido como “efeito priming” o que acarreta
em maior liberação de nutrientes. Contudo, este manejo possibilitará a
exaustão das reservas orgânicas do solo mais rapidamente, fato que é
indesejável.
ok, mas a ligação com adubação verde ficou bem mais fraca do que o
resto do texto. Além disto, não me consta que a parte recalcitrante do adubo
verde seja particularmente menor do que em outros casos.
[2.000] Compare as reações de oxi-redução de metano e nitrogênio,
considerando a complexidade das comunidades microbiológicas que
realizam estas reações e o grau de semelhança entre as reações das duas
metades do ciclo. Compare também o lado energético dos dois conjuntos
de reações, indicando em particular que reações são exergônicas e
endergônicas, e possíveis implicações para os dois ciclos em termos de
estabilidade e direção geral dos fluxos de reações sob condições de
limitação de energia.
Ambas as reações de oxirredução ocorrem por meio de sintrofia de
microrganismos, interação metabólica intermicrobiana. O metano é formado
pela atuação de bactérias metanogênicas na redução de CO2 e H2. A redução,
síntese de compostos orgânicos, do metano ocorre primeiramente com a
redução do CO2 para carboidratos por meio de diversos organismos em meio
óxico
(fotossíntese
em
algas,
cianobactérias
e
plantas
e
bactérias
quimiolitotróficas) e anóxico (por bactérias fototróficas e homoacetogênicas)
sendo que por último as bactérias metanogênicas reduzem o CO2 utilizando
energia de carboidratos e formando metano (CH4). O metano pode ser
posteriormente oxidado em meio óxido pela metanotrófia bacteriana liberando
energia. A reação de redução do nitrogênio converte N2 em NH4+, esta reação
é
catalisada
pelo
complexo
da
nitrogenase,
específica
de
certos
microrganismos. Neste processo, as bactérias convertem uma molécula inerte
em outra com elevada energia, que pode ser utilizada por diversos outros
organismos, como as plantas. Na presença de oxigênio, o NH4+ pode ser
oxidado a nitrato (NO3-) em um processo denominado nitrificação, o qual
ocorre em duas etapas: nitritação e nitratação. Na nitritação ocorre à passagem
de NH4+ para NO2- com a liberação de 6e- esse processo é mediado pelas
bactérias do gênero Nitrossomonas. A nitratação corresponde à transformação
de NO2- e NO3- nesse processo ocorre à liberação de 2e- e é mediado pelas
bactérias do gênero Nitrobacter. Ambos os gêneros de bactérias utilizam essa
energia liberada por estes compostos reduzidos (NH4+ e NO2-) para
transformar CO2 em matéria orgânica. No último passo do ciclo ocorrerá a
formação
de
N2,
“fechando”
assim
o
ciclo
do
N.
Nas metades dos ciclos ocorre o predomínio de reações de oxidação
(respiração) transformando intermediários reduzidos em oxidados para
aquisição
de
energia.
Em
ambiente
anóxico
ocorre
metanogênese,
fermentação e respiração os quais os seus produtos, intermediários de baixa
energia, oriundos da quebra de moléculas de alta energia, são utilizados na
fotossíntese anoxigênica. No meio óxico, a reação de oxidação predominante é
a respiração, sendo seus produtos oxidados, intermediários de baixa energia,
utilizados na fotossíntese oxigênica para produção de compostos reduzidos
como carboidratos e também temos a fixação de N2 a qual reduz N2 para
NH4+.
As reações de oxidação são exorgônicas (respiração, fermentação) e as de
redução são endorgânicas (fixação de N2, metanogênese, fotossíntese
oxigênica
e
anoxigênica).
No caso de limitação de energia, em ambos os fluxos, haveria uma tendência
termodinâmica a reversão de boa parte dos produtos mais reduzidos em
formas menos reduzidas liberando energia para o sistema e alcançando um
novo
equilíbrio.
ok, mas não comparou a complexidade dos dois sistemas, nem
mencionou que enquanto para metano os dois lados da reação podem ser
frequentemente feitos pelos mesmos organismos, de modo geral as duas
metades para nitrogênio são por gêneros diferentes de bactérias.
[1.200] É possível um sistema produtivo ser fechado do ponto de
vista ecológico, mesmo desconsiderado o Carbono? Justifique sua
posição
Não. Se a finalidade do sistema é produção, portanto, haverá uma saída
de grande parte do que foi produzido em um local para outro. Essa exportação,
por exemplo, pode acontecer na forma de grãos e qualquer outra forma de
massa seca que seja retirada da área, ocorrendo com isso à saída via matéria
seca de diversos nutrientes e quantidades diferentes dos nutrientes, sendo
necessário que esses nutrientes sejam repostos no solo por outros meios
como: adubação com esterco, pó de rochas, fertilizantes etc. provenientes de
outros lugares e, principalmente, mesmo na natureza os ciclos dos elementos
são abertos, no caso do P, processos erosivos arrastam esse elemento
retirando-o do ciclo de uma determinada região e depositando em outras.
Portanto, o ciclo é aberto.
excelente
[1.200] A grande intensidade da ciclagem de P pelo biomassa
microbiana deve apresentar maior importância em solos com maior ou
menor capacidade de fixação de nitrogênio? Como seria possível utilizar
esta ciclagem do ponto de vista agronômico?
Com uma maior capacidade de FBN uma vez que o N e o P estão juntos
na matéria orgânica, e estes influenciam na dinâmica e ciclagem dos nutrientes
no solo. A dinâmica do P em solos é complexa, devido ao fenômeno de fixação
de
P,
isto
é,
à
transformação
de
P-lábil
em
P
não-lábil.
Do ponto de vista agronômico, a biomassa microbiana recicla cerca de setenta
vezes mais P por ano que a fitomassa, dessa forma fica claro a importância da
ciclagem de P. As associações com microrganismos solubilizadores de P estão
entre os fatores que influenciam no potencial das espécies ou cultivares em
absorver P do solo. A produção de inoculantes contendo bactérias fixadoras de
nitrogênio já é prática de rotina em laboratórios de microbiologia do solo, e as
bactérias em geral, são um grupo de microrganismos que estão também entre
os principais responsáveis pelo mecanismo de solubilização de fosfatos.
O fósforo exerce papel importante no metabolismo vegetal, participando da
fotossíntese,
respiração,
armazenamento
e
transferência
de
energia,
transferência de genes e reprodução, além de ser o macronutriente mais
limitante para o crescimento e a produção agrícola em condições brasileiras.
muito semelhante, porém menos confusa do que a primeira resposta a
esta mesma pergunta. No entanto, assim como ela não pegou o ponto
principal, que seria favorecer a conservação máxima da MO do solo, para ter
um maior componente de P orgânico (portanto protegido da imobilização
química). Além disto, também não discutiu em quais solos a ciclagem orgânica
seria
mais
importante,
que
são
os
com
baixo
P.
do mesmo modo que na resposta anterior a esta pergunta, se livrou pelo meu
erro na questão, que deveria ser sobre o teor de P do solo, não a fixação de N.
[3.600] Sintetize o capítulo de forma a permitir o entendimento
geral do assunto.
Os processos biológicos possuem um papel importante, estes regulam
as transformações e fluxos de materiais na biosfera, desempenhando o
controle na disponibilidade dos vários elementos químicos necessários às
diversas
formas
de
vida
do
planeta.
O fluxo dos elementos é bastante complexo e apresenta forte relação e
influência do clima e de ações antrópicas sobre os ecossistemas. Os
elementos em forma solúvel vão para a solução do solo, onde são
influenciados por transformações bióticas e abióticas. Esses nutrientes ao
serem depositados no solo via necromassa são transformados pelos
organismos heterotróficos liberando-os totalmente ou parcialmente em forma
mineral disponível, completando assim a parte de seu ciclo na natureza.
A
interferência
humana
tem
causado
grande
impacto
nos
ciclos
biogeoquímicos dos elementos através dos ciclos hidrológicos e de
sedimentos, destacando-se a queima de combustíveis fósseis e a mudança no
uso da terra têm aumentado o fluxo de C-CO2 para atmosfera; a queima de
combustíveis fósseis e a produção de fertilizantes têm elevado a intensidade do
fluxo de N reativo; a mineração de fontes de fósforo tem aumentado a
magnitude do fluxo desse elemento na biosfera; a queima de combustíveis
fósseis e da biomassa terrestre tem contribuído para elevar a emissão de S
para
a
atmosfera.
Os principais processos de transformação bioquímica que regulam a ciclagem
dos
elementos
decomposição,
no
sistema
mineralização,
solo-planta-atmosfera
amonificação,
são
imobilização,
fotossíntese,
nitrificação,
desnitrificação, fixação biológica, solubilização, oxidação e oxi-redução. Estas
alterações têm fortes implicações no funcionamento dos ecossistemas por
aumentar as quantidades de formas reativas dos elementos e interferir nos
componentes
bióticos.
O funcionamento dos ecossistemas envolve processos de ganhos e perdas de
carbono e nutrientes, determinando a intensidade e o balanço desses
processos opostos, o grau de sustentabilidade do ecossistema ou a eficiência
daqueles manejados para produção agrícola. O solo juntamente com o
ambiente edáfico, é à base de sustentação da pedosfera onde se distribuem os
ecossistemas, cujos pilares de sustentação são os seguintes: fluxo de energia,
ciclagem
de
nutrientes
e
biodiversidade.
Se o ecossistema sofrer interferência que leve à perda de energia, redução da
biodiversidade
e
retirada
de
nutrientes,
ele
terá
a
sustentabilidade
comprometida. Por outro lado, ecossistemas com entrada de nutrientes,
manutenção da biodiversidade, equilíbrio biológico e conservando energia
terão sua sustentabilidade mantida. Ficam claras as funções que os
organismos do solo desempenham direta ou indiretamente no funcionamento
dos ecossistemas, no entanto, verifica-se que a distribuição dos nutrientes
entre
os
componentes
do
ecossistema
é
bastante
variável.
Solos sob vegetação natural, quando desmatados, são mais produtivos que
aqueles cultivados, pois os nutrientes estocados são reciclados em pouco
tempo, consumindo grande parte da matéria orgânica do solo, que oxida
rapidamente,
quando
a
vegetação
é
retirada.
O carbono é o elemento fundamental na constituição das moléculas orgânicas,
sendo utilizado primariamente pelos seres vivos presente no ambiente,
combinado ao oxigênio e formando as moléculas de gás carbônico presentes
na atmosfera, passa a fazer parte da biomassa através da fotossíntese. O
carbono é absorvido pelas plantas, uma vez incorporado às moléculas
orgânicas dos produtores, poderá seguir dois caminhos, ou será liberado
novamente para a atmosfera na forma de CO2, como resultado da degradação
das moléculas orgânicas no processo respiratório, ou será transferido na forma
de moléculas orgânicas aos animais herbívoros quando estes comerem os
produtores. Os animais, através da respiração, liberam à atmosfera parte do
carbono assimilado, na forma de CO2. Os solos ricos em matéria orgânica em
decomposição
apresentam
grande
concentração
de
CO2.
O gás carbônico presente na atmosfera é importante componente do efeito
estufa, um fenômeno atmosférico natural, que ocorre porque gases como o gás
carbônico (CO2), vapor de água (H2O), metano (CH4), ozônio (O3) e óxido
nitroso (N2O) são transparentes e deixam passar a luz solar em direção à
superfície da Terra. Esses gases são praticamente impermeáveis ao calor
emitido pela superfície terrestre aquecida (radiação terrestre). O seqüestro de
carbono refere-se a processos de absorção e armazenamento de CO2
atmosférico, com intenção de minimizar seus impactos no ambiente, já que se
trata de um gás de efeito estufa (GEE). A finalidade desse processo é conter e
reverter o acúmulo de CO2 atmosférico, visando a diminuição do efeito estufa.
Para que mantenha o sequestro de C recomenda-se: não remover os restos
culturais do solo, mantendo-os na superfície como cobertura morta; evitar o
revolvimento do solo, conservando-o sem cultivo mecânico reduzido ao
mínimo; mantê-lo sempre coberto por vegetação com abundante sistema
radicular e a máxima diversidade possível; praticar rotação de culturas, pousios
e rotação no uso de agroquímicos para ampliar a diversidade biológica no
agrossistema; adotar práticas de manejo integrado para maximizar o uso de
recursos e, assim, minimizar a aplicação de insumos químicos; promover a
integração de sistemas de produção agrosilvopastoril; propiciar ações para
recuperação
de
solos
degradados
ou
marginais.
O esgotamento de carbono orgânico do solo tem consequências ecológicas e
econômicas, pois a matéria orgânica tem numerosas funções locais para o solo
e fora dele, tornando-se um valioso recurso natural. A elevação do CO2 da
atmosfera pode inibir a decomposição microbiana devido à maior absorção de
N do solo pela vegetação. Esse mecanismo tem suas raízes nas
transformações bioquímicas realizadas pela comunidade microbiana do solo
que em hipótese contribuirá para amenizar os impactos do aquecimento global
e as biológicas, garantindo produtividade igual ou superior em relação aos
sistemas
de
manejo
tradicionais
com
revolvimento
do
solo.
Em solo naturalmente anaeróbio, o estoque de C orgânico tende a ser maior do
que em solo aeróbio, visto que a decomposição de materiais orgânicos naquela
condição é menor. Os microrganismos anaeróbios são menos eficientes em
termos de decomposição do que os organismos aeróbios. A relação com o
CO2 acontece através da decomposição aeróbia da MOS por bactérias, fungos
e actinomicetos, como forma de obtenção de energia e de nutrientes para seus
processos
vitais.
A função de transformar o nitrogênio existente no ar atmosférico em formas
assimiláveis para plantas e animais - Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) - é
realizada por bactérias fixadoras de nitrogênio e algumas algas azuis
(cianobactérias), sendo a enzima universal conhecida como nitrogenase.
O nitrogênio fixado pode, ainda, ser transformado em nitrato, forma que
também é disponível para as plantas. O nitrogênio é o sexto em abundância no
universo. Constitui cerca de 78% do volume atmosférico. Em combinação com
outros elementos, ocorre nas proteínas; no salitre-do-chile (nitrato de sódio,
NaNO3), muito usado como fertilizante; na atmosfera, na chuva, no solo e no
guano (adubo natural formado a partir da decomposição dos excrementos e
cadáveres de aves marinhas), sob a forma de amônia e sais de amônio; e na
água do mar, como íons de amônio (NH4+), nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-).
Atuando sobre os produtos de eliminação desses consumidores e do
protoplasma de organismos mortos, as bactérias mineralizam o nitrogênio
produzindo gás amônia (NH3) e sais de amônio (NH4+), completando a fase de
amonificação do ciclo, NH4+ e NH3 são convertidos em nitritos (NO2-) e,
posteriormente, no processo de nitrificação, de nitritos em nitratos (NO3-) por
um grupo de bactérias quimiossintetizantes. Quando os decompositores atuam
sobre a matéria orgânica nitrogenada (proteína do húmus, por exemplo)
liberam diversos resíduos para o meio ambiente, entre eles a amônia (NH3).
Combinando-se com a água do solo, a amônia forma hidróxido de amônio que
ionizando-se, produz NH4+ (íon amônio) e OH- (hidroxila). Esse processo de
decomposição, em que compostos orgânicos nitrogenados se transformam em
amônia ou íon amônio, é conhecido como amonização. As bactérias
quimiossintetizantes oxidam os íons e, com a energia liberada, fabricam
compostos orgânicos a partir do CO2 e água, definindo a quimiossíntese. A
oxidação dos íons amônio produz nitritos como resíduos nitrogenados, que são
liberados
para
o
meio
ambiente.
O nitrogênio entra constantemente na atmosfera pela ação das bactérias
desnitrificantes, e continuamente retorna ao ciclo pela ação das bactérias ou
algas fixadoras de nitrogênio (biofixação). Essas duas formas de nitrogênio são
os compostos facilmente utilizáveis pelas plantas verdes. Os nitritos liberados
pelas bactérias nitrosas (Nitrosomonas e Nitrosococcus) são absorvidos e
utilizados como fonte de energia por bactérias quimiossintetizantes do gênero
Nitrobacter. Da oxidação dos nitritos formam-se os nitratos que, liberados para
o solo, podem ser absorvidos e metabolizados pelas plantas. À conversão do
nitrito (ou ácido nitroso) em nitrato (ou ácido nítrico) dá-se o nome de
nitratação. A ação conjunta das bactérias nitrosas (Nitrosomonas e
Nitrosococcus) e nítricas (Nitrobacter) permite a transformação da amônia em
nitratos. A esse processo denomina-se nitrificação e às bactérias envolvidas
dá-se o nome de nitrificantes. Os componentes dos tecidos vegetais e animais
que são incorporados ao solo são decompostos por microrganismos
heterotróficos, que decompõem macromoléculas em monômeros mais simples,
como
foi
visto.
Parte dos compostos simples e da energia liberada é utilizada pelos
microrganismos para seu próprio metabolismo e para sua reprodução. A
reprodução dos microrganismos provoca um aumento da biomassa no solo,
imobilizando parte dos nutrientes que estavam contidos nos resíduos. Desta
forma, este aumento de biomassa representa uma imobilização temporária dos
nutrientes, do carbono e da energia que se encontravam originalmente nos
tecidos vegetais e animais que compunham o resíduo, e que agora fazem parte
dos tecidos microbianos. O equilíbrio entre as taxas de mineralização e
imobilização pode ser bastante complexo. Este equilíbrio depende bastante da
quantidade de carbono no resíduo e da relação entre carbono e Nitrogênio,
Fósforo e Enxofre. Destas, a que é mais utilizada é a relação Carbono
Nitrogênio (C/N). Quando o resíduo é adicionado ao solo, o aumento da
população microbiana é estimulado pelo aporte de energia e nutrientes que o
resíduo
representa.
Com este aumento da população microbiana, a demanda por oxigênio,
nutrientes, energia e carbono aumenta. Os tecidos microbianos possuem em
media uma concentração de 5% de N, o que resulta em uma relação C/N entre
20 e 30. Isto significa que os resíduos que possuírem uma relação C/N entre 20
e 30, fornecerão o nitrogênio necessário para a reprodução microbiana, não
havendo imobilização nem mineralização significativa no início do processo. Se
a relação C/N for maior, significa que os microrganismos buscarão outras
fontes de N para satisfazer a demanda, e consumirão formas de nitrogênio que
estão disponíveis para a plantas, resultando em uma imobilização líquida e
podendo causar uma deficiência temporária de nitrogênio para as plantas. Se,
por outro lado, a relação C/N for menos que 20-30, haverá um excesso de N no
resíduo,
que
será
mineralizado
e
desprezado
pela
microrganismos,
permanecendo disponível para as plantas já num primeiro momento. O
nitrogênio também pode ser oxidado a nitritos (NO2-) ou nitratos (NO3-) num
processo chamado de nitrificação, o qual é facilitado pela presença de certas
bactérias. Os óxidos nítricos (NO) e nitroso (N2O) são subprodutos destas
reações, as quais também contribuem para a emissão destes gases para a
atmosfera.
Quando os organismos morrem, certas bactérias são capazes de converter os
compostos orgânicos contendo nitrogênio em nitrato, amônia ou, por uma série
de reações químicas, em nitrogênio molecular, quando, então, retorna à
atmosfera. A redução de nitrato (NO3-) a espécies de nitrogênio sob forma de
gás (N2, N2O, NO), ocorre em processos químicos e biológicos e é chamada
de desnitrificação. Como resultado deste processo, o N2 atmosférico constitui o
principal reservatório de nitrogênio na Terra. A desnitrificação ocorre em toda a
superfície terrestre, num processo que reduz o nitrogênio desde o estado de
oxidação +V (NO3-) até zero (N2). Esse ciclo é fechado com o retorno do N2 à
atmosfera. O nitrogênio é um nutriente que apresenta outras peculiaridades
que dificultam ainda mais o seu manejo, originadas das múltiplas e complexas
reações bioquímicas que influenciam a sua dinâmica, disponibilidade e
eficiência no aproveitamento pelas plantas. A mineração do N-orgânico
depende principalmente dos teores relativos de C, N, S e P da matéria orgânica
e das atividades microbianas, as quais estão associadas às condições
ambientais como: temperatura, umidade, aeração e pH da solução do solo. O
processo inverso, no qual o N-mineral oriundo da decomposição da M.O, é
transformado em compostos orgânicos participando da composição de plantas
ou microorganismos, após a sua incorporação, é denominado de imobilização.
Devido à alta exigência das plantas e à baixa disponibilidade no solo, esse
nutriente é quase sempre muito limitante ao crescimento delas, que geralmente
apresentam grande déficit nutricional de P. À reciclagem do P no solo tem
estreita relação com os ciclos dos outros elementos via matéria orgânica.
Devido à alta concentração de P nos microrganismos, que pode atingir, por
exemplo, 2% da matéria seca nas bactérias, P é o segundo nutriente mais
abundante
na
matéria
orgânica
do
solo.
Esse elemento tem forte influência na imobilização de C e N em sistemas
biológicos; o acúmulo de C, N, P e S na matéria orgânica dependem do
conteúdo de P no material de origem, exercendo, portanto, influência na
fertilidade do solo. Como as plantas e os microrganismos absorvem P da
solução do solo, os processos químicos abióticos e bióticos que controlam as
transformações e absorção desse elemento são importantes fatores do seu
ciclo
e
da
produtividade
agrícola.
Os microrganismos influenciam desde as transformações de P no solo ou na
rizosfera até a absorção e translocação na planta. As transformações de P,
portanto, representam um sistema complexo controlado por reações químicas
com forte interferência biológica como: mineralização, imobilização e absorção,
processos que controlam a dinâmica das transformações e os fluxos do
elemento
no
ambiente.
A
atividade
microbiana
é
responsável
pela
mineralização de P orgânico e atua também em outros processos no solo.
Vários grupos de microrganismos do solo ou da rizosfera são capazes, por
meio de mecanismos diversos de extrair ou solubilizar P de frações insolúveis
no solo e de fosfatos inorgânicos naturais pouco solúveis. A solubilização
depende da linhagem do microrganismo, do tipo de fosfato a ser solubilizado,
da acidez e da natureza dos materiais orgânicos produzidos, essa solubilização
é relacionada à diminuição do pH e/ou à produção de ácidos orgânicos de
acordo com as seguintes situações: solubilização dependente da acidez total;
solubilização independe da acidez total; solubilização depende da diminuição
do pH; solubilização independente da diminuição do pH; solubilização depende
mais na natureza dos ácidos orgânicos produzidos que da acidez total, como
verificado
com
vários
fungos
solubilizadores.
Na natureza, o enxofre sofre uma série de transformações, as quais são
exclusivamente realizadas por microrganismos. A principal fonte de enxofre
para os microrganismos corresponde aos sulfatos inorgânicos ou H2S. Grande
quantidade de S é liberada na combustão dos fósseis e concentrações
elevadas encontram-se próximos às áreas industriais onde a quantidade
retornada ao solo é também maior. O S é perdido no solo principalmente pela
lixiviação. Outras perdas incluem erosão, retirada pelas culturas, produção de
H2S e compostos de S voláteis orgânicos. A deficiência do S tem tornado
frequente pelo maior uso de fertilizantes em fórmulas sem S; redução na
quantidade de S usado como pesticidas; rendimentos mais altos das culturas e
perdas da MOS; redução na quantidade de S que atinge o solo em água de
chuva ou deposição seca, pela adoção de sistemas de controle de emissão de
dióxido de S na atmosfera, oriundos da queima de combustíveis fósseis e pelas
usinas
e
indústrias.
O processo de maior importância em relação à disponibilidade para as plantas,
já que as formas orgânicas constituem a maior parte do enxofre do solo é a
mineralização. Muitas espécies de fungos, bactérias e actinomicetos atuam no
processo de mineralização do enxofre, utilizando a matéria orgânica como
substrato para seu crescimento. Isto ocorre tanto em condições de aerobiose
como de anaerobiose. A mineralização do enxofre orgânico em solos bem
drenados, que constituem a maior parte dos solos bem cultivados, é
influenciada por fatores de solo e clima e pelo manejo a que os mesmos são
submetidos. Os principais fatores são: formas do enxofre inorgânico do solo,
tipo de material orgânico adicionado ao solo, população microbiana,
temperatura, aeração, umidade e pH do solo. Estes fatores são influenciados
pelo manejo, sendo mais importantes os aspectos de revolvimento e cultivo do
solo, adição de resíduos orgânicos e a calagem. Os fatores ambientais
refletem-se
na
população
e
atividade
microbiana.
A temperatura do solo afeta a mineralização de enxofre pelo efeito sobre os
microrganismos, sendo esta mais efetiva na faixa de 30-40ºC. O mesmo efeito
é proporcionado pela aeração e umidade. A mineralização é maior em
condições de aerobiose e no solo com umidade equivalente a 60-80% da
capacidade de campo. O pH do solo pode ser considerado o principal fator que
afeta a mineralização, devido o seu marcante efeito na população e na
atividade microbiana. A faixa mais favorável à mineralização de matéria
orgânica encontra-se próxima à neutralidade. A mineralização de enxofre no
solo é maior na presença de plantas em crescimento. Isto se da devido à maior
atividade microbiana na rizosfera das plantas e à excreção pelas raízes de
substâncias
catalisadoras
da
decomposição
da
matéria
orgânica.
Em termos médios, estima-se que a taxa de mineralização encontra-se entre 1
e 2% ao ano. O cultivo de solos virgens, por seus efeitos nas condições de
aeração, umidade e temperatura do solo e conseqüentemente na atividade
microbiana, provoca a redução do teor de matéria orgânica e do enxofre
orgânico. Observa-se com o tempo a diminuição do teor de enxofre total e
orgânico no horizonte superficial e o aumento do enxofre em horizontes
subsuperficiais pelo efeito de lixiviação. As fontes de enxofre para as plantas
incluem o enxofre orgânico e inorgânico do solo, o enxofre das águas de
precipitação e irrigação, o SO2 atmosférico e o enxofre veiculado por
fertilizantes e pesticidas, o enxofre disponível no solo para as plantas é aquele
em formas químicas que podem ser absorvidas pelas raízes. Entretanto, o
conceito de disponibilidade envolve também formas de enxofre que podem a
curto ou médio prazo ser transformada por processos físicos, químicos ou
biológicos em formas que possam ser absorvidas pelas plantas. Geralmente os
métodos utilizados para estimar o enxofre baseiam-se no uso de extratores
químicos em amostras de solos coletadas antes do cultivo e são desenvolvidos
em estudos que utilizam apenas a camada superficial do solo. Assim, não são
consideradas as contribuições pela mineralização do enxofre orgânico, da
atmosfera e do enxofre do subsolo, e as perdas por lixiviação que podem
ocorrer
durante
o
cultivo.
Os metais no solo originam-se da intemperização dos materiais de origem e de
fontes antropogênicas como pesticidas e fertilizantes, rejeitos orgânicos e
industriais, mineração e queima de combustíveis, irrigação e deposição
atmosférica. Os metais encontram-se em formas diversas no solo, como:
solúveis em água, retidos nos sítios de troca, adsorvidos ou complexados aos
colóides orgânicos e inorgânicos, insolúveis precipitados ou oclusos pelos
óxidos de Fe e Mn, como minerais primários, e nos compostos orgânicos e
inorgânicos
adicionados
pelos
resíduos.
Os metais passam por uma biociclagem no solo através da absorção pelas
plantas, biomassa microbiana e transformações em formas livres ou de quelato
que se equilibram com as demais formas encontradas no solo. Os metais
podem sofrer lixiviação ou ser absorvidos pela microbiota e pela vegetação.
Após a morte das plantas, os metais acumulam-se na serrapilheira, sendo
liberados durante a mineralização, fechando assim o ciclo. Os microrganismos
e os metais disponíveis interagem de modo muito intenso por dois processos
distintos: a bioacumulação e a biossorção. A acumulação celular resulta da
absorção metabólica e da translocação ativa para dentro da célula, resultando
na bioacumulação, geralmente para garantir as funções biológicas, enquanto a
sorção no envelope celular se dá por meio de processos não metabólicos,
resultando na biossorção. Os metais pesados exercem grande efeito adverso
sobre os microrganismos e processos microbianos no solo, comprometendo a
funcionalidade
do
ecossitema
como
sua
própria
ciclagem.
O metal alcança o solo por várias formas, onde constitui dois estoques
principais: disponível e não disponível. Quando disponível, é absorvido pelas
plantas, podendo entrar na cadeia trófica ou sendo devolvido ao solo onde será
liberado novamente após a decomposição do resíduo orgânico, podendo
acumular-se em forma disponível ou não. Se não for absorvido, poderá ser
lixiviado e, assim, contaminar o lençol freático. Diversos microrganismos são
capazes de reduzir Hg+2 para se auto protegerem da sua ação tóxica e não
para obtenção de energia. O produto dessa redução é volátil e menos tóxico,
representando, assim, um mecanismo de destoxificação do meio para garantir
o crescimento microbiano. O Fe e Mn tem sua disponibilidade muito
influenciada pela atividade de microrganismos que atuam nos processos de
oxirredução,
controlando
a
sua
biodisponibilidade.
O
Fe
envolve
transformações de oxirredução dos minerais, precipitação e dissolução e ainda
sua
mineralização
ligado
a
MO.
A disponibilidade de outros metais como o Zn, também é afetada pelos
microrganismos através se seus efeitos indiretos no pH, produção de ácidos
orgânicos
e
mineralização
da
matéria
orgânica.
bem completo, mas daria para resumir um pouco mais sem perder as
informações mais importantes.
[1.200] Discuta as conseqüências ecológicas locais e globais da
nitrificação. Como as práticas agrícolas afetam este processo?
As consequências ecológicas locais decorrem, essencialmente, das
emissões de dióxido de enxofre, óxidos de N e amônia, levando riscos de
acidificação e eutrofização do sistema solo-água. As atividades agrícolas,
particularmente as pecuárias intensivas, são muitas vezes responsáveis por
importantes emissões de amônia. O N2O é libertado a partir dos compostos
nitrogenados presentes nos solos, nos cursos de água, corretivos orgânicos e
nos adubos. No solo, o principal responsável por estas emissões é justamente
o processo de desnitrificação operado por diversos tipos de bactérias do solo,
dando origem à libertação de N2 e N2O em quantidades que dependem, entre
outros
fatores,
do
pH
do
solo.
Quando lixiviado, o NO3- pode comprometer a qualidade das águas
superficiais e subterrâneas, além de provocar a eutrofização das águas
superficiais. A libertação de N2O é favorecida em solos ácidos, quando o nível
de nitrato ou de nitrito no solo é elevado e a concentração de oxigênio não é
muito
baixa.
Já as consequências globais da nitrificação referem-se justamente a
contribuição do N2O para o processo de aquecimento global por meio de
incrementos no efeito estufa, causando redução da camada de ozônio, na
formação de N reativo que também é responsável pela destruição da camada
de ozônio, quando o NO3- é perdido para a atmosfera por meio de gases
produzidos em reações desse elemento no solo. Esse processo ocorre
principalmente em condições anaeróbias, onde todo o NO3- presente no solo
pode ser rapidamente perdido por meio dos gases da desnitrificação.
As práticas agrícolas desejáveis são as que servem como inibidoras da
nitrificação, uma vez que resultam na conservação do fertilizante nitrogenado
no solo e no aumento da eficiência de uso de N pela cultura. Teoricamente, ao
inibir a conversão de amônia, amônio e uréia em nitrato, podem-se reduzir as
perdas de N associadas aos processos de lixiviação e desnitrificação, atingindo
assim, benefícios ambientais e econômicos. Um bom inibidor de nitrificação
deve ser móvel, de forma que se mova junto com o fertilizante; persistente,
atuando no período que a cultura exigir e acima de tudo, economicamente
viável. Além disso, não pode ser tóxico aos organismos do solo, seres
humanos
e
animais.
suponho que a pecuária intensiva que esteja falando seja porco ou
frango, ou então a leiteira do nordeste americano e oeste europeu... de resto
ok
[1.000] Considerando o principal mecanismo de ação para a fauna
do solo descrito no trabalho, compare com o que acontece em uma
pastagem, em termos de ciclagem de nutrientes e distribuição espacial.
A presença de excretas é uma importante via de retorno de nutrientes
para as plantas em condições de pastagem. Nitrogênio (N), sódio (Na), Cloro
(Cl) e enxofre (S), são excretados em significativas proporções, tanto nas
fezes, quanto na urina destes animais. Alguns elementos são excretados
preferencialmente pela urina como o potássio (K), enquanto outros são pelas
fezes como o fósforo (P), cálcio (Ca), magnésio (Mg), cobre (Cu), zinco (Zn),
ferro (Fe) e manganês (Mn)). A presença dos excretos no pasto,
freqüentemente, provocam um aumento da produção de matéria seca nas
plantas próximas a eles localizadas devido ao aproveitamento de parte dos
nutrientes. Contudo, o aproveitamento dos nutrientes pode não acontecer de
maneira eficiente. Por exemplo, durante o pastoreio, 90 a 95% do N removido
com o consumo da forrageira são retornado, com as excreções, de maneira
concentrada a pequenas áreas da pastagem. Com as fezes, o aporte de N
pode contribuir significativamente para a nutrição da forrageira somente se
esse material for incorporado ao solo. Na urina, a principal fração nitrogenada,
que pode ser representada pela uréia, é rapidamente hidrolisada a amônio
(NH4+), que acarreta aumento do pH local gerando perdas substanciais de N
por volatilização da amônia. Todavia, para tal feito, deve-se considerar, além
da aquisição eficiente dos nutrientes dos excretos pelas plantas, a sua
distribuição na área do pasto, uma vez que a efetividade do retorno de
nutrientes das excretas nas pastagens depende da quantidade (número) de
excretos depositados, da proporção da área da pastagem ocupada, do grau de
uniformidade de sua distribuição, da taxa de nutrientes retornados e do
aproveitamento destes nutrientes pelas plantas.
acertou o principal efeito dos animais na ciclagem de nutrientes em
pastagem, mas nem sequer mencionou a fauna do solo... a principal diferença
é que a fauna do solo ajuda a melhorar a distribuição da liteira, ao incorporar e
reduzir o tamanho das partículas, enquanto o animal na pastagem reduz o
tamanho da partícula, mas concentra o material em pontos, com pior
distribuição espacial.
[0.250] Considerando a reciclagem de materiais orgânicos, discuta
o que aconteceria em termos de ciclagem de nutrientes em escala
nacional caso o tratamento do esgoto e compostagem do lixo orgânico
fossem adotados em larga escala em todas as cidades brasileiras com
mais de 500 mil habitantes. O saldo desta modificação seria positivo,
negativo ou neutro, em sua opinião?
Com o aumento da reciclagem, consequentemente irá reduzir a
exploração mineral deste elemento, e diminuirá os impactos ambientais em
alguns locais. A maioria dos ambientalistas acredita que encorajar os hábitos
de reciclagem é uma ferramenta essencial na campanha de redução de
impacto global. E se parte da população estiver comprometida com a
reciclagem o reaproveitamento do lixo se desenvolverá de forma automática, e
retornará
como
uma
ferramenta
benéfica.
Considero que seja positivo, pois, haveria maior aproveitamento destes
nutrientes, fazendo com que eles retornassem ao ciclo solo-planta mais
rapidamente, podendo ser reutilizado na agricultura, etc., além do que, o P, por
exemplo, é um recurso esgotável, dessa forma qualquer forma de prolongar a
sua
utilização
torna-se
de
interesse.
resposta pouco técnica, e não discute a principal consequência em
termos de ciclagem de nutrientes, que seria a exportação maciça de nutrientes
do campo para as áreas peri-urbanas. O efeito seria positivo, já que mesmo
exportando é melhor do que a alternativa de simples perda dos nutrientes, mas
precisaria ser bem controlado. O ponto levantado com relação ao P é bastante
importante, e este seria o nutriente mais fácil de retornar ao campo, já que há
possibilidade de extrair um minério menos volumoso do que o resíduo
propriamente dito.
[0.000] Considerando o modelo da biosfera apresentado na figura
1, destaque como podemos interferir de forma controlada com práticas
agrícolas baseadas em microorganismos. Discuta em particular possíveis
efeitos de modificações de práticas agrícolas em pontos específicos do
ciclo apresentado.
Não respondida