Fontes alternativas de matéria orgânica

Os grandes desafios da agricultura moderna estão relacionados com a produção vegetal em quantidades que possam atender uma demanda cada vez maior, com o uso mais eficiente de recursos naturais limitados e não renováveis e com a preservação e uso racional de áreas destinadas à agricultura, dos recursos hídricos e dos solos. Tudo isso aliado ao desafio de se conseguir a viabilidade econômica da atividade agrícola.

A transformação de áreas cobertas originalmente por vegetação natural em sistemas de cultivo, como uma conseqüência da expansão da agricultura moderna, tem afetado drasticamente as condições de equilíbrio do ambiente. A sustentabilidade das práticas agrícolas está diretamente relacionada à qualidade do solo e à capacidade do solo em retornar a um estado de equilíbrio após ter sofrido um distúrbio.

A fertilidade do solo e sustentabilidade dos sistemas agrícolas são dependentes da matéria orgânica do solo (MOS), especialmente em solos de regiões tropicais, em geral bastante intemperizados e manejados com baixa utilização de fertilizantes.

Para Carlos Eduardo Pellegrino Cerri, professor da ESALQ/USP, os benefícios da MOS incluem a melhoria das características físicas (estruturação do solo e capacidade de armazenamento de água), químicas (aumento da Capacidade de Troca de Cátions, redução da toxidez por Al⁺³, maior suprimento de nutrientes) e biológicas do solo (biodiversidade de organismos do solo), de modo que se tem sugerido os teores de MOS como um dos indicadores da sustentabilidade de sistemas agrícolas.

Em estudos sobre a MOS, além da quantificação do seu teor total, outros atributos têm sido utilizados, pela sua sensibilidade às intervenções antrópicas. Em solos sob vegetação natural, o balanço entre as adições e perdas de carbono leva a um estado de equilíbrio dinâmico da matéria orgânica do solo, que pode diferir entre ambientes naturais diversos (floresta, pastagens, mata ciliar, veredas, dentre outros).

O professor explica que a conversão de áreas de vegetação natural em sistemas agrícolas, principalmente pela adoção de cultivos intensivos, geralmente acarreta, nas regiões tropicais, uma rápida perda de carbono orgânico do solo, em decorrência do aumento do processo de decomposição e do menor retorno de carbono ao solo nos sistemas cultivados, levando à redução da qualidade do solo.

Nos últimos séculos, principalmente após o advento da revolução industrial, os reservatórios de carbono na biosfera, geosfera (incluindo os solos) e atmosfera têm sido bastante modificados pelas atividades agrícolas e industriais. Entre as principais fontes de emissão de carbono para a atmosfera, algumas atividades se destacam: combustão de combustíveis fósseis para a produção de energia, emissão de gases por veículos, produção de gases na indústria química e mudanças no uso do solo, incluindo desmatamento e o subseqüente cultivo das áreas desmatadas.

“O uso intensivo da terra invariavelmente causa efeitos negativos ao ambiente e a produção contribuindo para redução da MOS, o que significa maior emissão de gases para atmosfera e aumento do aquecimento global“, continua Carlos Eduardo.

A mitigação do efeito estufa pela redução de emissão de poluentes pelos países desenvolvidos garantiria, no médio e longo prazo, uma freada no aumento da concentração de gases na atmosfera. Os efeitos de uma ação isolada nesse sentido, entretanto, seriam prejudiciais à economia global.

Medidas alternativas e compensatórias a essa estão sendo amplamente debatidas e incentivadas, entre as quais se destacam a preservação de florestas nativas, a implantação de florestas e sistemas agroflorestais, a recuperação de áreas degradadas e a conservação de estoques de carbono no solo.

Ao contrário da floresta que armazena o carbono em grande quantidade em sua cobertura vegetal, o potencial de seqüestro de carbono pelas pastagens se faz via solo. Além da sua alta representatividade em área no planeta, as pastagens revelam potencial para seqüestro de carbono.

Tipos de resíduos orgânicos

Naturais

Sob condições naturais, as fontes originais de matéria orgânica do solo são os tecidos vegetais que provêm das copas e raízes de árvores, arbustos, gramíneas e outras plantas nativas que fornecem anualmente grandes quantidades de resíduos orgânicos. Uma boa porção das plantas é geralmente removida pelos solos cultivados, parte, porém das copas e a totalidade das raízes são nele deixadas. Àmedida que estes materiais são decompostos e digeridos pelos diversos tipos de organismos do solo, transformam-se numa parte dos horizontes subjacentes por infiltração ou por incorporação física real. Assim, diz Carlos Eduardo, as diversas culturas existentes ou implantadas sobre os solos exercem influência sobre estes, de acordo com sua origem.

A matéria orgânica do solo é um componente básico dos agroecossistemas e age como um link essencial entre as várias propriedades químicas do solo. Conforme citado anteriormente, ela engloba os resíduos vegetais em estágios variados de decomposição, a biomassa microbiana, as raízes e a fração mais estável, denominada húmus.

Existe estreita relação entre o tipo de vegetação e as propriedades do solo sobre o qual essa vegetação ocorre. O uso do solo causa, de modo geral, grandes variações em sua composição química, visto que os diferentes tipos de vegetação o protegem de maneira diferenciada, sendo o manejo utilizado na instalação e manutenção de determinado cultivo quase tão importante quanto o tipo de vegetação que cobre o solo.

Urbanos

Em virtude da poluição provocada por lançamento de esgotos in natura em cursos d’água, estações de tratamento de esgoto vêm sendo implementadas nas principais cidades brasileiras, obtendo-se, geralmente, considerável redução da carga orgânica dos efluentes.

No entanto, as estações de tratamento de esgoto defrontam-se com um novo problema: a destinação a ser dada ao lodo de esgoto, resíduo que permanece após o tratamento dos esgotos. A WEF (Water Environmental Federation) propõe o termo Biossólido para denominar o lodo proveniente do tratamento de esgotos sanitários ou industriais, que tenha sido devidamente higienizado, estabilizado e seco, e que apresente uma composição predominantemente orgânica, podendo ter utilização benéfica.

Semelhantemente, os resíduos sólidos, como o lixo urbano, representam um dos principais agentes poluidores do meio ambiente devido aos problemas relacionados com sua eliminação, que se avolumam continuamente, pressionados, principalmente, pela urbanização e pelo crescimento populacional.

Existem várias opções para a destinação de resíduos urbanos, destacando-se a simples deposição em aterros, a incineração, o bombeamento para os oceanos e a descarga em rios. As crescentes limitações dos métodos de aterro sanitário e incineração fizeram com que as técnicas de compostagem de resíduos sólidos urbanos tomassem novos rumos.

A compostagem é uma forma de reciclagem, pois quase toda a parte orgânica do lixo é reaproveitada. Esse processo, além de diminuir o volume, dá como produto final um composto que pode ser usado na fertilização do solo, reaproveitando-se os nutrientes contidos na fração orgânica do resíduo.

Vários tipos de resíduos contêm grandes quantidades de matéria orgânica que podem vir a ser utilizadas como fontes de nutrientes para a agricultura, por exemplo, resíduos orgânicos sólidos, lodo de esgoto, resíduos agrícolas, de indústrias alimentícias e alguns tipos de resíduos industriais. Segundo Carlos Eduardo, a reciclagem do lodo de esgoto e do composto de lixo pelo solo, na agricultura, vem se impondo como a melhor alternativa, por causa do aproveitamento dos nutrientes e da matéria orgânica; mas, tem também inconvenientes, decorrentes principalmente de metais pesados potencialmente tóxicos, além de problemas de presença de compostos orgânicos tóxicos, manuseio desagradável, odores, proliferação de insetos e presença de organismos patogênicos para o homem.

“O solo não deve funcionar como um simples depósito de resíduos, mas o solo e resíduo devem ser manejados como um sistema integrado de modo a se obter o melhor aproveitamento possível“, ensina o professor da ESALQ.

Industriais

O manejo de resíduos industriais no solo causa alterações em suas propriedades químicas, físicas e biológicas, resultantes da degradação ou acúmulo dos poluentes agregados ou adsorvidos às partículas do solo.

Cada processo industrial gera um tipo de resíduo, que também pode variar em função das características da matéria prima. Embora haja essa variabilidade, são considerados alguns fatores limitantes na aplicação destes resíduos, como a concentração de determinado elemento ou sua ecotoxicidade, que leva em consideração a interação do resíduo com o ambiente.

Há duas formas principais de aplicação de resíduos ao solo: a primeira agregando os compostos com baixa ou nula concentração de elementos tóxicos ao solo agricultável; e a segunda, onde se realiza o tratamento de forma controlada de resíduos orgânicos classificados como perigosos. Dos setores que se utilizam desta técnica de tratamento, destacam-se os de papel e celulose, álcool e curtume em solos cultivados e o setor petroleiro no tratamento em sistema controlado.

Em suma, diz Carlos Eduardo, os tratamentos buscam mineralizar o carbono por meio da atividade microbiana e ciclar nutrientes pela atividade vegetal ou indisponibilizar elementos tóxicos e subprodutos através da sua interação com os minerais e a matéria orgânica do solo.

O principal resíduo da indústria de álcool é a vinhaça. A relação entre o volume deste resíduo e volume de álcool produzido nas usinas varia entre 10 e 15L. O volume estimado de álcool para a safra 2007/08 foi de 20 bilhões de L.

Carlos Eduardo informa que a composição da vinhaça é muito variável em função de diversos fatores. Um deles diz respeito à sua origem: caldo de cana, mosto de melaço ou mosto misto. Além disto, a concentração da vinhaça varia de usina para usina, e dentro de cada usina, existem variações nos diversos dias da safra e até num mesmo dia, em função da moagem de diferentes variedades, com diferentes índices de maturação, provenientes de diferentes solos, e de diferentes níveis de fertilidade, por exemplo.

Apesar da variabilidade na composição da vinhaça, devido a sua natureza orgânica e pela ausência de contaminantes adicionados durante o processo, esta pode ser utilizada como fertilizante agrícola. Embora haja esta compatibilidade, o problema está em relação à dose aplicada, sendo o elemento limitante o potássio.

Influência da matéria orgânica nas propriedades dos solos

Todas as substâncias orgânicas, por definição, contêm carbono. A MO nos solos do mundo contêm aproximadamente três vezes mais carbono do que a vegetação. Assim, desempenha um papel crucial no equilíbrio global de carbono, que é considerado o principal fator do aquecimento global ou efeito estufa.

“Embora a MO compreenda apenas uma pequena fração da massa total da maioria dos solos, este componente dinâmico exerce uma dominante influência em muitas propriedades físicas, químicas e biológicas do solo“, diz Carlos Eduardo.

A MOS é composta de um conjunto de substâncias altamente heterogêneo, que inclui numerosos compostos de carbono, variando de açúcares, proteínas, ácidos orgânicos, quase todos facilmente mineralizáveis, até o conjunto complexo de produtos recalcitrantes resultantes de transformações químicas e microbianas da MOS, as substâncias húmicas, constituídas principalmente por ácidos húmicos, o que determina a funcionalidade dessas moléculas.

Propriedades físicas

Práticas diferenciadas de manejo do solo e de cultivos provocam alterações nas propriedades físicas do solo que podem manifestar-se de várias maneiras, influenciando o desenvolvimento das plantas. Desse modo, o solo cultivado tende, com o tempo, a ter a estrutura original alterada, pelo fracionamento dos agregados em unidades menores, consequentemente redução da macroporosidade e aumento da microporosidade e densidade do solo. Em decorrência disso, observou-se uma diminuição da taxa de infiltração, aumentando o escorrimento superficial. Essa perda de qualidade do solo se deve à redução drástica no teor de MOS, provocada pela introdução dos preparos convencionais nas áreas, que predispõe o solo a este processo.

Propriedades químicas

A matéria orgânica exerce grande influência em algumas propriedades químicas dos solos, valendo ressaltar a capacidade de troca de cátions, a disponibilidade de nutrientes para as culturas e a complexação de elementos tóxicos e micronutrientes.

A capacidade da matéria orgânica do solo reter e trocar íons tem importância fundamental no suprimento de nutrientes às plantas, na ciclagem de nutrientes e na fertilidade do solo. A capacidade de troca de cátions (CTC) do húmus é definida como a soma de cátions trocáveis adsorvidos por unidade de massa de húmus a um determinado pH, e é expressa em cmolc/kg^-1 de húmus.

Carlos Eduardo informa que em solos tropicais há predominância de minerais de argila de baixa CTC (caulinita: 3-5 cmolc/kg^-1; ilita: 30-40 cmolc/kg^-1), já as substâncias húmicas apresentam CTC que varia de 400 a 1400 cmolc/kg^-1, o que justifica a sua significante contribuição nesta propriedade dos solos.

Em estudo com tipos de solos predominantes no estado de São Paulo, estimaram a contribuição da matéria orgânica na CTC do solo. Concluíram que em solos mais intemperizados, com predominância de óxidos de Fe e Al, a contribuição da MOS foi maior.

Avaliações das perdas de matéria orgânica e suas relações com a CTC foram realizadas em solos da região dos Cerrados do Oeste da Bahia. Para tal, estudaram três tipos de solos (Neossolo Quartzarênico ““ RQ, Latossolo Vermelho-Amarelo textura média ““ LVAm, e argilosa ““ LVAa), cultivados por cinco anos com soja. Verificaram que após os cinco anos, a perda do estoque inicial de MO foi de 80%, 76% e 41%, respectivamente, para RQ, LVAm e LVAa, ocasionando a redução na CTC potencial na ordem de 2,4, 2,1 e 1,5 cmolc/kg-1, respectivamente, indicando a importância do manejo e conservação da MO nos solos.

A CTC do solo pode ser aumentada em sistemas de manejo que proporcionam o incremento dos estoques de carbono orgânico, consequentemente, sistemas que contribuam com aporte e manutenção da MOS, tal como o sistema de semeadura direta.

A matéria orgânica é uma importante reserva de nutrientes no solo, principalmente, no que diz respeito ao nitrogênio, fósforo e micronutrientes. “A forma orgânica do nitrogênio no solo assume papel fundamental, pois as formas minerais estão sujeitas a perdas, muitas vezes não permanecendo no solo na ocasião de maior demanda da cultura. A maioria das plantas obtém o N que necessitam através do solo. Desta forma, o teor existente no solo é altamente significativo do ponto de vista do suprimento deste nutriente“, detalha o pesquisador.

Exceto as pequenas quantidades de N mineral, entre 1 a 10% do total encontrado, o restante, 90 a 99%, está na forma orgânica, podendo afirmar que mais de 95% do elemento presente no solo encontra-se na forma de polímeros ou moléculas adsorvidas aos minerais de argila.

Para o fósforo, é bastante reportado na literatura que a matéria orgânica pode diminuir a adsorção/precipitação, ou seja, o processo de fixação de fosfato no solo, fenômeno de grande ocorrência nos solos submetidos ao clima tropical. Este mecanismo acontece devido à liberação de ácidos orgânicos, que competem pelos sítios de adsorção, ou pela formação de compostos com o fosfato na solução do solo e, ou, formação de complexos com alumínio e ferro.

Ainda referente à disponibilidade de elementos às plantas, a formação de complexos de alguns metais, como os micronutrientes, com compostos orgânicos pode reduzir a possibilidade de precipitação como óxidos no solo. Dessa forma, detalha Carlos Eduardo, a complexação (quelação) de zinco e cobre, entre outros, por ácidos orgânicos de baixo peso molecular aumenta sua disponibilidade, pois o quelato torna-se uma forma de depósito desses elementos. A meia-vida muito curta do quelato, decorrente da rápida decomposição do composto orgânico pelos micro-organismos, resulta na liberação de forma contínua e gradativa dos micronutrientes às plantas. A produção permanente de ácidos orgânicos pela atividade microbiana e rizosfera resulta na complexação novamente dos micronutrientes não absorvidos.

“É importante destacar que a maioria dos nutrientes contida na MOS está associada a compostos orgânicos não diretamente assimiláveis pelas plantas. Para que os nutrientes sejam absorvidos pelas raízes é necessário que ocorra sua mineralização, processo este realizado pelos micro-organismos do solo“, define o pesquisador da ESALQ, Carlos Eduardo.