O Ciclo do Carbono no solo

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O estudo do carbono pode ser feito através da análise que envolve a observação de dois subciclos interligados: um que envolve trocas rápidas de carbono entre organismos vivos e outro que envolve a ciclagem de longo prazo de carbono por meio de processos geológicos. O mesmo conjunto de CO2 que é utilizado pelos organismos também é alimentado e depletado pelos processos geológicos.

A fase de fixação de C-CO2 atmosférico é realizada pelos organismos fotossintéticos, em que há síntese de compostos hidrocarbonados como: amidos, hemiceluloses, celuloses, ligninas, proteínas, ácidos nucleicos, entre outros. Esses compostos retornam ao solo e são utilizados pelos organismos que regeneram o C-CO2 durante as reações de oxidação respiratória, utilizando a energia para sua manutenção e crescimento. E a fase de regeneração corresponde às etapas de decomposição de substâncias carbonadas pela atuação da microbiota do solo. Assim, a microbiota do solo utiliza componentes de resíduos como substrato para energia e também como recurso de carbono na síntese de novas células. A energia é fornecida para as células microbianas pela oxidação de compostos orgânicos. O produto final é o CO2, o qual é liberado para a atmosfera (WAGNER; WOLF, 1999).

A biomassa microbiana do solo (BMS) é determinada tomando-se por base a concentração de alguns elementos (carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre) das substâncias celulares (concentração de ATP, carboidratos e fosfolipídeos) e a taxa de respiração (DE-POLLI; GUERRA, 2008). A velocidade de liberação do CO2 é reduzida com o tempo, esse fato decorre pela atuação seletiva dos microrganismos que decompõem as substâncias mais lábeis de forma rápida e, em seguida, as de maior estabilidade à decomposição. A biomassa microbiana é considerada uma indicadora altamente sensível às mudanças provocadas pelo uso do solo e é considerada como o compartimento central do ciclo do carbono. Ela é a parte viva da matéria orgânica, sendo constituída por bactérias, fungos e microfauna, que formam diversas comunidades no solo, excluindo-se raízes e animais maiores que a 5 x 10³ μm3 (PAUL; CLARK, 1989).

A dinâmica do carbono no solo está diretamente relacionada ao tipo de manejo adotado e às condições ambientais locais. Dependendo do uso e manejo, o solo pode atuar como um emissor de CO2 para a atmosfera, ou como dreno, pelo acúmulo de carbono na forma de matéria orgânica (IPCC, 2001).

O ciclo do carbono no solo é bastante complexo, pois, ao mesmo tempo em que degradam carboidratos complexos, os microrganismos sintetizam corpos do mesmo tipo e seus demais constituintes celulares, dificultando a separação entre os compostos intermediários da degradação e os da síntese. A fotossíntese, realizada pelos organismos autotróficos, é um processo importante para manter o equilíbrio de CO2 na atmosfera e o ciclo de carbono na Terra (SILVA; MENDONÇA, 2008).

Cerri et al. (1992) dividiram o ciclo do carbono no solo em três fases: fase anabólica ou de organização do CO2 atmosférico, realizada, principalmente, pelos vegetais fotossintetizantes; fase de liberação dos produtos fotossintetizados e de sua acumulação e estabilização no solo,  e a fase de mineralização de substratos orgânicos e de transferência do CO2 à atmosfera.

A maior parte da segunda e da terceira fase ocorre no solo, constituindo o ciclo interno do carbono. Destaca-se, ainda, a importância da biomassa microbiana que, embora participe com apenas 2 % a 3 % do carbono orgânico total presente no solo, controla a maior parte das reações que ocorrem no ciclo interno do carbono, equilibrando a entrada e a saída de carbono por meio da respiração edáfica.

O produto final da decomposição dos resíduos no solo é o CO2, geralmente liberado na atmosfera, no entanto vários produtos intermediários podem ser produzidos devido à incompleta oxidação dos substratos, e esses intermediários podem subsequentemente sofrer oxidação. A oxidação fornece energia para os organismos heterotróficos via fosforilação oxidativa, com o máximo de rendimento de energia obtida por oxidação completa do CO2 (WAGNER; WOLF, 1999).

A atividade basal e a emissão de C-CO2 decorrente da ação decompositora dos microrganismos heterotróficos são dependentes das condições de solo, principalmente do conteúdo de matéria orgânica do solo (MOS) e da disponibilidade de resíduos vegetais, os quais se constituem nas principais fontes de carbono à microbiota e têm influência nas propriedades físicas, químicas e biológicas do solo (COSTA et al., 2003; CIOTTA et al., 2004).

Principais Microrganismos Envolvidos na Transformação do Carbono.

            Bactérias

A maioria das bactérias do solo é quimioheterotrófica; elas obtêm energia pela oxidação da matéria orgânica do solo e utilizam os produtos do metabolismo ou outros compostos orgânicos como recursos de carbono para o crescimento (ALEXANDER, 1999).

            Fungos

São heterotróficos, necessitando obter carbono e outros nutrientes da matéria orgânica no ambiente externo. Eles degradam a MO não viva, sendo chamados de saprófitos e são importantes agentes na mineralização, amonificação e ciclagem de carbono (MORTON, 1999).

            Actinomicetos

Os actinomicetos constituem um grupo especializado de bactérias que ocorrem nos solos. Eles são importantes agentes na degradação de materiais orgânicos no solo, contribuem para a formação da matéria orgânica estável e têm a importante função na degradação da lignina (ALEXANDER, 1999).

Protozoários

            São organismos unicelulares, eucarióticos, os quais representam um grupo no qual a mitose e meiose se estabelecem (INGHAM, 1999).

Cianobactérias

Espécies podem ser encontradas sobre plantas, rochas e animais. Todas as espécies pertencentes ao grupo são unicelulares ou filamentosas, células frequentemente permanecem unidas, circundadas por um material gelatinoso (MORTON, 1999).

Algas verdes

Têm organização celular nas algas verdes eucarióticas. Sua organização e fisiologia se assemelham com as plantas superiores (MORTON, 1999).

Matéria orgânica é alimento para microrganismos, que produzem substâncias húmicas. Não existe planta doente, existe planta com fome, conforme diz o autor Francis Chaboussou.

 Traduzindo: Níveis de matéria orgânica no solo acima de 5% solucionam problemas como patógenos, produtividade baixa e déficit nutricional das plantas.

Referências bibliográficas

A Vida secreta das ÁRVORES – O que elas sentem e como se comunicam WOHLLEBEN, Peter: 2017.

O Húmus – ORIGEM, COMPOSIÇÃO QUÍMICA E IMPORTÂNCIA NA NATUREZA, – WAKSMAN, Selman, 1937.

Autores

Eng. Agrônomo Jair Staub, ART. Da BIO C Central de Compostagem Ltda.

Bióloga Florence Pölking Lenhardt, equipe técnica da BIO C

Engenheira Agrônoma Gabriela Koetz, estagiária da BIO C

Paulo Roberto Lenhardt, diretor da BIO C Central de Compostagem Ltda.

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