Monica Ishikawa. Universidad Federal de Vicosa (FV). Brasil
INTRODUÇÃO
O solo em sua magnitude é um sistema vivo, em contínua evolução. Nele vivem milhares de organismos e animais intimamente dependentes da matéria orgânica, que lhe fornece energia e nutrientes para sua sobrevivência. A natureza predominante da população microorgânica, seu número, as espécies e o grau de atividade dos microorganismos, são conseqüências da qualidade e quantidade de materiais que retroalimenta a matéria orgânica que serve de alimento; e das condições físicas (textura, aeração e umidade) e químicas (quantidade de sais nutrientes, pH e elementos tóxicos) encontradas no solo. Gerenciar adequadamente o ambiente em que vivemos e simultaneamente mantê-lo produtivo para gerações futuras, é um desafio que depende da nossa compreensão da dinâmica da matéria orgânica do solo e do papel que esta desempenha sobre a possibilidade de proveitamento dos recursos naturais, através da ciclagem do carbono, dos nutrientes e da energia, presentes nos ecossistemas agrícolas.Neste trabalho, procuramos enfocar as interações das substâncias orgânicas no solo, os efeitos decorrentes dessas interações sobre a estrutura, distribuição de agregados, capacidade de retenção de íons, umidade, poder tampão e, principalmente, procurar conceituar melhor às substâncias húmicas e seus efeitos diretos na produção agrícola. É importante salientar que a origem e a qualidade da matéria-prima que origina assubstâncias húmicas são de fundamentais importâncias na relação final entre os ácidos orgânicos e os componentes minerais, químicos e biológicos do solo, promovendo melhores e mais estáveis interações, com influências diretas na produção e qualidade das produções agrícolas.
CONCEITO E EVOLUÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO
No conceito clássico, os solos são formados por quatro componentes importantes, que se combinam e interagem entre si, que são: os componentes minerais, orgânicos, líquidos e gasosos. Existe um consenso na literatura que indica a composição média ideal do solo sendo:
9 45% compostos minerais
9 5% compostos orgânicos
9 25% solução do solo (líquido)
9 25% gases
Na maioria dos solos, mesmos os chamados “solos minerais” as partículas minerais estão associadas de alguma maneira a matéria orgânica ou húmus, Malavolta (1980).
A matéria orgânica do solo apresenta-se como um complexo sistema de substâncias carbônicas, cuja dinâmica é mantida pela contínua renovação de resíduos orgânicos de diversas naturezas e por uma constante transformação, sob ação de fatores edáficos, climáticos, biológicos, químicos e físicos, que por definição, são processos de estabilização do húmus em função de aspectos quantitativos e qualitativos detectados no
ecosistema.
PROPRIEDADES COLOIDAIS DAS SUBSTÂNCIAS HÚMICAS
As substâncias húmicas do solo possuem tamanho que permite incluí-las na faixa dos colóides, ou seja, maior que 250 µm, exibindo características próprias, destacando-se sua elevada superfície, a qual lhe confere alta reatividade. Esta característica faz com que a fração orgânica do solo, mesmo em baixos conteúdos, seja responsável por elevada porcentagem da CTC e CTA do mesmo.A formação das sustâncias húmicas, apesar de já serem muito estudadas, com vários modelos sugeridos, graças principalmente ao uso da técnica de espectroscopia de ressonância magnética nuclear, definiu-se essas substâncias, como sendo compostos bi ou tridimensionais, formados por estruturas aromáticas, com porções de cadeias alifáticas estáveis, unidas por pontes de hidrogênio, contendo grupos carboxílicos, carbonilas,fenílicos, alcoólicos, hidroquinonas, entre outras.Nos modelos recentemente propostos, tem-se observado que a estrutura das substâncias húmicas contém espaços vazios (Esquema 3 e 4) de diferentes tamanhos, onde poderiam alojar-se outros compostos orgânicos hidrofílicos ou hidrofóbicos, como carboidratos e matérias proteináceas, lipídeos, agrotóxicos e outros poluentes. Poderiam também estar presentes elementos inorgânicos como argilas e óxidos-hidróxido Schulter& Schnitzer, (1997).
PRINCIPAIS FUNÇÕES DAS SUBSTÂNCIAS HÚMICAS NO SOLO
DENSIDADE APARENTE
A matéria orgânica reduz a densidade aparente do solo. Conceitua-se densidade aparente como sendo a relação existente entre a massa de uma amostra de solo seco a 110º C e o seu volume global (aparente) ocupado pela soma das partículas e poros.Os solos agricultáveis, de forma geral, possuem densidade aparente entre 1,2 e 1,7 g/cm³. O uso inadequado de práticas agrícolas pode promover degradação e compactação dos solos tornando-os pouco produtivos.
Existem relatos na literatura que densidade acima de 1,7 g/cm³ já inibe a emergência de sementes e dificulta a penetração de raízes, e acima de 2,0 g/cm³ já não possui boa infiltração e distribuição de água.Em média a densidade aparente de um composto orgânico varia de 0,2 a 0,4 g/cm³, justificando, em parte, sua influência direta nesta característica.Por outro lado, a grande estabilidade dos complexos argilo-húmicos (huminas) e por sua característica, de floculação das partículas dos solos, aumenta sua porosidade e consequentemente diminui a densidade aparente dos solos.
AGREGAÇÃOÉ definido como sendo o resultado da união das partículas primárias: areia, silte e argila, e outros componentes do solo, como a Matéria Orgânica e os Carbonato de Cálcio e Magnésio, originando massas distintas com agregados estáveis Kiehl, (1985).Os agregados são arranjados de formas definidas, que interagem e interferem diretamente nos movimentos internos da água, ar, calor e crescimento de raízes, constituindo o que se conceitua como estrutura do solo. Práticas como cultivos adensados, cobertura morta, rotação com adubos verdes, compostos orgânicos e roço das ervas nativas, tendem a aumentar a agregação do solo.
As substâncias húmicas e os minerais de argila, são dois agentes cimentantes que mais contribuem para a agregação do solo. Há uma interação entre os colóides orgânicos e inorgânicos do solo, formando complexos estáveis que favorecem sua estruturação. As substâncias húmicas, mostram-se mais eficientes que as argilas
na formação de agregados com areia. A adição de húmus coloidal à areia de quartzo provocou 71 e 94% de agregação nos sistemas húmus, cálcico e hidrogênio saturados, contra 28,5 e 33,5%, respectivamente, nos sistemas argilo cálcico e hidrogênio saturados, Mortensen & Himes, 1964, citados por Kiehl, (1985).Esta característica pode estar relacionada à ação que os os microorganismos da fauna terrestre proporcionam na degradação das matérias orgânicas.A ação dos micélios dos fungos e actnomicetos ou as substâncias viscosas produzidas pelas bactérias, funcionam como elementos aglutinantes das partículas. Dos produtos resultantes da síntese microbiana, os polissacarídeos são os mais importantes agentes cimentantes; dos produtos da decomposição da Matéria Orgânica, componentes do húmus, os mais ativos são os materiais coloidais contendo poliuronídeos, proteínas e substâncias do tipo lignina.Dos representantes da fauna terrestre que se nutrem de resíduos vegetais (formigas, larvas, nematóides, protozoários, etc.), as minhocas são os mais importantes no tocante à agregação das partículas minerais que irão auxiliar na digestão dos vegetais, originando dejetos formados por agregados argilo-húmicos, ricos em minerais, CTC e resistentes à degradação pela ação da água.Os agregados proporcionam ao solo determinada porosidade, a qual, dependendo do seu tamanho, realiza funções específicas. Assim, existe uma indicação na literatura que os poros de 50µm são os responsáveis por grande parte do armazenamento de água e nutrientes para as plantas. Os poros que vão de 50 a 500µm, denominados de transmissão, são importantes para o movimento da água, trocas gasosas do solo e para o crescimento das raízes. Já os poros maiores que 500µm são considerados fissuras. Uma porcentagem alta de
fissuras é um indicador de um solo desagregado, como também um solo com um índice alto de poros menores que 50 µm é indicador de um solo compactado, com baixa condutividade hidráulica.
CAPACIDADE DE INTERCÂMBIO IÔNICO
As substâncias húmicas incrementam a CTC e a CTA, protegendo e disponibilizando os cátions e ânionspara às plantas. A Capacidade de Troca de Cátions nada mais é, que a capacidade química do solo em reagircom os minerais (nutrientes) catiônicos (H+, K+, NH4+, Ca++, Mg++, Zn++, Mn++, Fe++, Cu++ e Al+++ ) fixando-os, e mantendo–os disponíveis para às plantas, protegendo-os de perdas por lixiviação ou por reações fortesde fixação, que os indisponibilizam.
A CTC total do solo é constituída pelas cargas permanentes, associadas às substituições isomórficas nointerior das argilas (Si4+ por Al³+ e Al³+ por Ca++) e pelas cargas variáveis, ou dependente de pH, associadasaos grupos expostos das argilas e sexióxidos de Fe+++ e Al+++ (SiOH —> SiO- + H+ e Al OH —> Al O- + H+)e os grupos funcionais das substâncias húmicas, tais como carboxílicos (COOH+ —>COO- + H+) e fenólicos (C6 H4OH+ —>C6 H4 O- + H+). A CTC dependente de pH, constitui-se no mais importante componente de cargas negativas dos solos tropicais, cuja magnitude aumenta com o teor de matéria orgânica. Considerando apenas a CTC variável ou dependente de pH, as contribuições da argila e matéria orgânica representam em
média 10 e 90%, respectivamente Pavan et al. (1985).
As substâncias húmicas, têm destacada capacidade para ligar-se, e reter os ânions (NO3-, SO4²-, Cl- , OH-, PO4²-, CO³-) por possuir grupos amino, amido, ligações peptídicas, polipeptídicos e outros nitrogenados. Estes ânions, ligados diretamente ou através de metais no caso dos fosfatos, são facilmente assimilados pelas plantas.Esta propriedade de intercâmbio iônico das substâncias húmicas do solo, quando bem manejada, otimiza a eficiência dos fertilizantes e reduz a sua ação contaminante. Esta característica define a ação tampão das substâncias húmicas nos solos.
CAPACIDADE DE RETER UMIDADE
As substâncias húmicas têm imensa capacidade de reter água no solo, mediante a formação de agregados.Pela propriedade coloidal das substâncias húmicas, a agregação das moléculas pelas ligações covalentes com o hidrogênio, formando estruturas esponjosas, com grandes espaços vazios, consegue reter grandes quantidades de água no solo, liberando-a lentamente para a planta, controlando sua água capilar.
Kiehl (1985), cita que a matéria orgânica fresca, tem capacidade de retenção de água em torno de 80% do seu peso, a medida que vai sendo humificada, essa capacidade se eleva para cifras médias de 160%; a matéria orgânica bem humificada, rica em colóides, como as turfas e os solos orgânicos, podem ter de 300 a 400% de capacidade de retenção, enquanto que as substâncias húmicas puras podem alcançar de 600 a 800% de capacidade de reter água, ou seja, de 6 a 8 vezes o seu peso.
COMPLEXAÇÃO E QUELATIZAÇÃO
Estas substâncias podem formar complexos ou quelatos relativamente estáveis com cátions polivalentes
como Zn²+, Cu²+, Mn²+ e Fe²+, etc, aumentando sua disponibilidade para as plantas.
MINERALIZAÇÃO
A degradação das substâncias húmicas no solo promove a liberação de compostos como CO2 , H2O, NO3-, PO4-2, SO4-2, etc., sendo uma importante fonte destes nutrientes para a biofauna do solo. Para as plantas, o efeito seria mais indireto porque normalmente estas substâncias não são significativamente ricas em nutrientes.
BIOLOGIA DO SOLO
A matéria orgânica atua diretamente na biologia do solo, constituindo uma fonte de energia e de nutrientes para os organismos que participam de seu ciclo biológico, mantendo o solo em estado de constante dinamismo, exercendo um importante papel na fertilidade e na produtividade dos mesmos. Indiretamente, a Matéria Orgânica atua na biologia do solo pelos seus efeitos nas propriedades físicas e químicas, favorecendo a vida vegetal, justificando-se como melhorador ou condicionador de solo.Experimentos demonstram que as substâncias húmicas estimulam a alimentação mineral das plantas, o desenvolvimento radicular, diversos processos metabólicos, a atividade respiratória, o crescimento celular, tem ação fitohormonal (ação sobre as auxinas), formação da fotossíntese e síntese da clorofila (humatos e ferro facilmente translocável via xilema), conteúdo e distribuição de açúcares e sobre a maturação de frutas e legumes (produção de matéria seca).Apesar da Lei de Nutrição Mineral das Plantas demonstrar que estas vivem exclusivamente de sais minerais, está sendo provado que as raízes podem absorver e metabolizar várias substâncias orgânicas, fisiologicamente ativas, como as substâncias húmicas, ácidos fenólicos, carboxílicos e aminoácidos Kiehl, (1985). Fernandez, 1968, citado por Kiehl, (1985), observou que pequena quantidade de colóides húmicos adicionado às soluções nutritivas, aceleraram consideravelmente a adsorção do K+ e do PO42- na superfície dos pelos absorventes de plantas submetidas previamente a carências. A absorção de nutrientes minerais foi acelerada pela substância húmica, principalmente para o nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre, Blanchet, (1957).
ÁCIDOS HÚMICOS: ESSENCIAL PARA O ÓTIMO CRESCIMENTO DAS PLANTASA ação dos ácidos orgânicos, principalmente húmicos, chamou a atenção da comunidade agronômica de todo mundo, a partir de meados dos anos 40, quando Dr. Leonard, de Dakota do Norte, observou as excelentes características agronômicas para o solo e plantas, de minérios de lignitos altamente oxidados, ricos em ácidos húmicos e fúlvicos, que posteriormente passou a ser conhecido como Leornadita.Várias universidades e serviços de extensão, começaram a experimentar o uso da Leonardita fundamentando melhoria de solo e fertilidade. Em particular, a Estação Experimental de Carolina do Sul demonstrou melhorias de rendimento com a Leonardita, baseado principalmente em produtos com ácidos húmicos de formação no Novo México. Desde àquelas experiências, em meados de 1960, os pesquisadores no mundo todo, vêm trabalhando com estas substâncias húmicas.
Um número crescente de experiências de campo vem demonstrando os benefícios do uso dos ácidos húmicos na agricultura intensiva. Os resultados induzem a concluir que estes ácidos aumentam a absorção de nutrientes, melhoram a estrutura do solo, com efeitos diretos na produção, produtividade e qualidade de diversos cultivos.Pesquisas têm demonstrado que um dos grandes feitos dos ácidos húmicos para os cultivos, é a disponibilização do fósforo adsorvido na fração argila, ou complexado com íons, como cálcio, formando o precipitado fosfato cálcico, indisponíveis para a maioria dos vegetais. Há duas razões para isto, primeiro os ácidos húmicos complexam (sequestram) o cálcio solúvel e protege os fosfatos da interação cálcio-fosfato, segundo pela ação dos grupos funcionais amina, na adsorção do ânion fosfato, deixando-o disponível paraabsorção pelas plantas.Vaughan & Malcolm (1985), conduziram experiências com trigo em solução nutritiva, usando água destilada e a solução proposta por Hoagland. Os resultados apresentados (Figura 1), não só demonstram que os ácidos húmicos melhoram a solução nutritiva, como aumentaram o sistema radicular, brotos e biomassa em água destilada.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os possíveis benefícios propiciados pela suplementação com produtos a base de substâncias húmicas, principalmente os ácidos húmicos são inúmeros. Sentimos que a comunidade agrícola deve investir para o aumento das pesquisas nesta área, no sentido de formar conhecimentos técnico-científico que embasem os resultados práticos já existentes, expliquem melhor seus efeitos fitohormonal, metabolismo enzimático no vegetal e na rizosfera, disponibilidade de nutrientes, levando a melhores respostas de qualidade e sanidade vegetal. Desse modo, teremos respostas a questionamentos que diariamente nos deparamos a respeito da ação dos ácidos húmicos na disponibilidade e absorção de nutrientes; no equilíbrio hormonal das plantas; no metabolismo enzimático dos vegetais; sua ação quelatizante e a sua habilidade de minimizar a toxicidade e salinidade dos fertilizantes nos solos tropicais.Ao conduzir este trabalho, observamos que os projetos de pesquisas estão aumentando consideravelmente em toda a comunidade científica mundial, dando sustentabilidade ao nosso propósito, que é o da eficiência e eficácia na produção agrícola.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BLANCHET, R. Influência dos colóides húmicos sobre diferentes fases de absorção dos elementos minerais
pelas plantas. C.P. Acad. Scl. n.°19 In: Revista de la potassa, seção 3, sept., 1957.
CHEN, Y & AVIAD, T. Efeitos de substâncias húmicas no crescimento de plantas. In: P. MacCarthy, E.E.
Clapp, R.L. Malcolm e P.R. Bloom (Eds), Substâncias húmicas no solo e ciência da colheita. Leituras
selecionadas. ASA, SSA, Madison, pp. 161. 186, 1990.
DIXIT,V. K. & KISHORE, N. Efeitos dos ácidos húmicos e fúlvicos na fração da matéria orgânica do solo e
na germinação de semente. Indian I. Sci Ind., Sec.A1 p.202–206, 1967.
KIEHL, E.J. Fertilizantes Orgânicos. Ed. Agronômica Ceres, São Paulo, 492 p. 1985.
KONONOVA, M.M. Matéria orgánica del suelo; su natureza, propriedades y métodos de investigación.
Barcelona, Oikos-tau, 365p. 1982.
MALAVOLTA, E. Elementos de Nutrição Mineral de Plantas. Ed. Agronômica Ceres. São Paulo, 251p.
MENDONÇA, E.S.& ROWELL,P.L. Mineral and organic fractions of two oxisols and their influence on
effective cation – exchange capacity. Soil Science Society of America Journal, Madison, 1-60, p.188-192,
PAVAN, M.A., CHAVES, S.C.D. A importância da matéria orgânica nos sistemas agrícolas. Londrina:
IAPAR, 1998. 36p. (IAPAR. Circular, 98).
SANTOS, G.A. & CAMARGO, F.A.O. Fundamentos da matéria orgânica do solo. Ed. Genesis, Porto alegre,
- 491p.
SCHITZER, M. HUMIC Substance: chemistry and reactions. In: SCHNITZER, M.; KHAN, S.U. (Ed.) Soil
organic matter. Amsterdan: Elsevier Scientific Publishing Company, 319p. 1-64p., 1978.
SCHULTEN, H.R. & SCHNITZER, M. Chemical model structure for soil organic matter and soils. Soil
Science, Baltimore, J. 162, p.115-130. 1997.
SLADKY, Z. O efeito de extratos de substâncias húmicas no crescimento de plantas de tomate. Bio Plant.
