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MATERIA ORGANICA Dr. Ing. Agr. Alejandro Oscar Costantini

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Formao de minerais argilosos secundrios. Formao de hmus. Formao de complexos hmico-argilosos. Dos processos que acontecem no solo, trs so praticamente exclusivos dele:

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MATRIA ORGNICA: componente essencial do solo Favorece a transmisso de ar e gua no solo. fonte reservatrio de nutrientes para plantas e organismos. Atenua os processos de compactao. Reduz os efeitos negativos do uso de agroqumicos. Estabiliza as partculas inorgnicas reduzindo o perigo de eroso. Ciclagem de carbono atmosfrico.

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Trminos Precisos: : comprende micro y meso organismos del suelo, races de plantas, todo material que provenga de organismos muertos y sus productos de transformacin, descomposicin y resntesis. Materia orgnica en general: comprende micro y meso organismos del suelo, races de plantas, todo material que provenga de organismos muertos y sus productos de transformacin, descomposicin y resntesis. : MO, igual al anterior excluyendo los organismos vivos y races. Aprox. 15% de la MO. Materia orgnica en sentido restringido: MO, igual al anterior excluyendo los organismos vivos y races. Aprox. 15% de la MO. : restos de plantas y animales sin descomponer y sus productos de descomposicin parcial. Residuo orgnico: restos de plantas y animales sin descomponer y sus productos de descomposicin parcial. : materia orgnica presente como tejido microbiano vivo. Biomasa edfica: materia orgnica presente como tejido microbiano vivo. : conjunto de organismos que habitan el suelo. Edafn: conjunto de organismos que habitan el suelo. : Producto de la transformacin, descomposicin y resntesis de molculas orgnicas en las cuales no quedan vestigios microscpicamente visibles de los tejidos o clulas originales. Humus: Producto de la transformacin, descomposicin y resntesis de molculas orgnicas en las cuales no quedan vestigios microscpicamente visibles de los tejidos o clulas originales.

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Composio mdia dos resduos de plantas que se adicionam ao solo

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Composio elementar da matria orgnica do solo Substancias Hmicas = 60-90% Sustancia no Hmicas = 40-10%

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Tasa de descomposicin compuestos orgnicos Azcares, almidn y aminocidos. Protenas Hemicelulosa Celulosa Lpidos (ceras, grasas) Lignina Descomposicin rpida Descomposicin lenta

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Descomposicin de Compuestos Orgnicos en el Suelo Tiempo (aos) Descomposicin (%) 0 50 75 12 Lignina Hemicelulosa Celulosa Hidrosolubles 3

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Ciclo do C na biosfera Porta, 1994

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CICLO del CARBONO ATMSFERA 3 t/ha FOTOSINTETIZADAS 2 t/ha RESPIRADAS GRANO RESIDUOS (TALLOS Y RACES) 2 t/ha AGREGADAS AL SUELO SUELO 60 t/ha 30 cm 1 t/ha COSECHA

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MATERIA ORGNICA FRESCA PRDIDAS A LA ATMSFERA: CO 2 COMPUESTOS ORGNICOS SENCILLOS COMPUESTOS MINERALES SOLUBLES O GASEOSOS NUTRIENTES MINERALES PRDIDAS POR LAVADO Mineralizacin rpida Descomposicin y biodegradacin BIOMASA MICROBIANA HUMUS humificacin Asimilacin microbiana Humificacin directa Mineralizacin lenta Reorganizacin microbiana Transformaes da MO.

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DECOMPOSIO: Partio e separao dos resduos orgnicos incorporados ao solo nos seus componentes orgnicos bsicos por ao mecnica da mesofauna. Participao de enzimas extracelulares liberadas por vegetais e microorganismos hetertrofos. MINERALIZAO: Oxidao de unidades orgnicas bsicas por meio de enzimas intracelulares. AEROBIOSE = CO 2, NO 3 -, SO 4 -2, H 2 O, resduos resistentes, grande quantidade de energia ANAEROBIOSE = CH 4, H 2, R- COOH, NH 3, R-NH 2, R-SH, H 2 S e resduos resistentes

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Descomposicin de la MO Accin mecnica de la mesofauna del suelo sobre los residuos orgnicos, particionandolos y separndolos en sus componentes orgnicos bsicos. Mezcla con los componentes del suelo (arcillas, microorganismos) Modificaciones qumicas muy leves Materiales orgnicos frescos M.O. en proceso de descomposicin

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O processo de decomposio e mineralizao de restos orgnicos, um processo exotrmico. A decomposio e mineralizao libera 4-5 calorias por grama de material. Como resultado destes processos no solo produzem-se 5 fraes de diferente estabilidade biolgica: Resduos carbonados de baixo peso molecular. Resduos precursores do hmus. Lignina e produtos resistentes. Material orgnico adsorvido nos colides do solo. Biomassa do solo (incluindo clulas e produtos de sntese microbiana).

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Magnitud del proceso de mineralizacin 3-8% Compuestos no hmicos Residuos orgnicos 100g 60-80% 3-8% Biomas a HUMUS 10-30% Complejo Hmico arcilloso CO 2

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Nmero de organismos microbianos Produccin de CO 2 y H 2 O Compuestos orgnicos frescos aportados Substancias hmicas edficas (humus estable) Contenido de C en el equilibrio (Co) C.O.S.. C aadido Compuestos sintetizados por microorganismos Tiempo (C A )

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NO - 3 CO 2 C/N Semanas (tiempo) 05 10 15 60 20 N NO - 3 Mineralizacin neta Inmobilizacin neta N C/N Adicin de abono orgnico

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OA CR Residuos de Plantas Materia Organica del Suelo CO 2

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Razo C/N aproximada das substncias hmicas 8 - 15 C = 45 - 65 % O = 27 - 50 % H = 3 - 6 % N = 2 - 12 % Composio elementar das substncias hmicas

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Substncias hmicas Stevenson, 1982

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Son compuestos altamente polimerizados cuyo peso molecular puede ir de 10.000 a ms de 100.000, su estructura aromtica es complicada y muy variable. Estructura de las sustancias hmicas

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ncleo puente Grupos funcionales Monmero Estructura de las sustancias hmicas ncleos Grupos funcionales

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HUMIFICACIN BITICAABITICA

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Humificacn biolgica y abiolgica Humificacin biolgica Con participacin de microorganismos Mayor velocidad Humus muy polimerizado Color oscuro Levemente cido Adecuada saturacin de bases C/N = < a14 Alto peso molecular Baja solubilidad Humificacin abiolgica Sin participacin de microorganismos Menor velocidad Menos polimerizado Mas claro Muy cido Escasa saturacin de bases C/N 15-30 Menor peso molecular Ms soluble

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Factores que influencian la humificacin Humedad Acidez TemperaturaAireacin

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Fraccionamiento qumico de la materia orgnica Materia Orgnica Materia Orgnica no humificada Materia Orgnica humificada Fraccin Soluble Precipitado ACIDOS HMICOS Insoluble HUMINAS Fraccionamiento densimtrico Tratamiento con lcali Tratamiento con cido No precipitado ACIDOS FLVICOS

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Complexos Hmico - Argilosos Posveis formas de unio Interposio entre pelculas de sesquixidos entre a frao orgnica e o material silicatado. Interposio de ctions. Interao dipolo dipolo. Pontes Hidrognio. Foras de van der Waals.

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Estrutura dos complexos hmico-argilosos e formao de agregados do solo. Bonneau, 1987

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Organismos del Suelo

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TipoFuente de Energa Fuente de Carbono Ejemplo FotoauttrofosLuzCO 2 Plantas superiores, algas, cianobacteria s FotoorgantrofosLuz Sustancias orgnicas Algunas algas y bacterias Quimioauttrofos Sustancias minerales CO 2 Nitrificadores, Thiobacillus Quimiorgantrofos Sustancias orgnicas Animales, protozoos, hongos y la mayora de las bacterias

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Arena 50-2000 m Limo 2-50 m Arcilla < 2 m Bacterias 0.5-1.0 m Actinomicetes 1.0-1.5 m Hongos 0.3-10 m Nematodes 1-2 mm (algunos son microscpicos) Moluscos> 20 mm Lombrices> 20 mm

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Definio: Animais que participam direta ou indiretamente dos processos de ciclagem de nutrientes que ocorrem no solo. Verdadeiros Animais do Solo apresentam mobilidade limitada (reduo de asas), reduo visual, respirao cutnea, desenvolvimento de rgos tcteis, baixa resistncia dessecao, pouca pigmentao, tamanho reduzido.

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Classificao da fauna do solo, com base na sua ocorrncia no ambiente do solo, incluindo horizontes minerais e orgnicos (Hole, 1981).

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Funcionalidade: Quanto ao hbito alimentar: -saprfagos - predadores - herbvoros - fitfagos - onvoros - micrfagos

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Quanto ao estgio de vida: -larvas -pupas -adultos -ninfas

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Funes da MO Nas propriedades fsicas Favorece a agregao e estruturao. Aumenta a reteno hdrica. Porosidade e arejamento: a MO tende a equilibrar el sistema poroso. Regime trmico. Ao contra a eroso. Nas propriedades fsico-qumicas Aumenta a capacidade de troca de ctions. Aumenta a capacidade tampo. Aumenta a estabilidade coloidal como gel. Tende a acidificar os solos. Influencia nos processos redox. Nas propriedades bioqumicas Fonte de nutrientes. Atravs da mineralizacin liberan-se em forma inorgnica: N - P S entre outros. Fonte de energia para processos microbianos.

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Contedo de MO nos solos muito varivel segundo regies, e numa mesma regio segundo o uso do solo. Intervm nesta variao um amplo leque de fatores. De maneira aproximada pode-se dar a seguinte classificao para as condies do Pampa Argentino: < 0,8 % muito pobre 0,8 1,7 % pobre 1,7 3,0 % mediano 3 -4 % bom > 4 % muito bom

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RELEVO CLIMAVEGETAO TEMPO ROCHA ORIGINALHOMEM Causas de variao do contedo de Matria Orgnica

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Alvarez e Lavado, 1998 pp T + + Mapa de solos 1:500.000

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Contedo de MO em alguns solos da Argentina OrdemGrande GrupoMO (%) AridisolNatrargid0,9 Calciortid1,2 EntisolFluvacuent4,8 Torrifluvent1,9 Cuarpsisament0,03 Udipsament0,8 MolisolArgialbol2,2 - 2,5 Argiacuol2,0 Natracuol1,5 Argiudol2,0 - 4,0 Hapludol1,0 3,5 Haplustol1,0 - 2,0 AlfisolNatracualf0,7 - 1 Natrustalf0,7 - 3,0 MolisolArgiudoles SE Bs. As.6,0 10,0

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Biomassa microbiana Pequena frao da matria orgnica total do solo. Fundamental nas transformaes qumicas Fonte de nutrientes para as plantas devido ao rpido turnover Sua medio pode mostrar mudanas que acontecem no solo bem antes do que elas se apresentarem medindo carbono orgnico total

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Fonte: Echeverria et al., 1993

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BLOQUE 1 BLOQUE 2 BLOQUE 3 Lugar: Marcos Jurez, Crdoba Solo: Argiudol tpico Cultivo: 6 anos de monocultura de milho Amostragem: 0-5 y 5-15 cm.

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Costantini, 1997

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Costantini et al., 1996

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Costantini et al., 2009

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Cosentino et al. 1998

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El efecto del clima Relao entre o CO dos solos pampianos de 0-50 cm com as precipitaes mdias anuais. Temperatura mdia da rea 14-16. Alvarez e Lavado, 1998 precipitaes

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Relao entre o CO dos solos pampianos de 0-50 cm com a temperatura mdia anual. Precipitao da rea 800-1000 mm. Alvarez e Lavado, 1998. El efecto del clima temperatura

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SALIDAS El efecto del clima temperatura Relao entre a temperatura do solo a 10 cm e a respirao microbiana em experimentos do Pampa Ondulado.

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Fonte: Costantini, 2003

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Comparaes com as testemunhas Fonte: Costantini, 2003

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10 kg C m -2 Como seqestrar carbono com um rolo compressor !! X X + X

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Fonte: Costantini, 2003

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Costantini et al, 2009

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APORTESSADAS Emisso de C-CO 2 C-Erodido C-resduos vegetais Carbono orgnico do solo DECOMPOSIO MINERALIZAO EROSO

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APORTESSADAS Emisso de C-CO 2 C-Erodido C-resduos vegetais Carbono orgnico do solo DECOMPOSIO MINERALIZAO EROSO < > >

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Casanovas et al, 1995

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lvarez R, 2001 Histria agrcola % rea agrcola condio climtica (t 0 e precipitaes) CONTEDO DE CARBONO (t/ha) 0-20 cm Mineralizao Eroso hdrica Modelo Century Levantamento 1970

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EROSO HIDRICA Pampa Ondulado 4.6 milhes de has. Superfcie erodida 1.6 milhes de ha. 35 % da superfcie PERDA DO HORIZONTE A

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Principios siglo XX Extratado de Casas, 2000 Variao do contedo de MO no Pampa ondulado Dcada del 60 Dcada del 80

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Concluses Manter ou acrescentar a MOS resulta da realizao de um conjunto de boas prticas tendentes a lograr o melhor balano entre os aportes e sadas de carbono. Balano de MO = Aporte-C Sadas-C