Ciclagem de nutrientes: relação com substâncias húmicas. Carlos Alberto Ceretta

Transcrição

1 Ciclagem de nutrientes: relação com substâncias húmicas Carlos Alberto Ceretta

2 ISSO TUDO PARA, AO FINAL DA EXPOSIÇÃO, TER A EXPECTATIVA DE QUE FOI POSSÍVEL DEMOSTRAR......QUE SUBSTÂNCIAS HÚMICAS POR SEREM DETERMINANTES À CICLAGEM DE NUTRIENTES NO SOLO, SÃO TAMBÉM DETERMINANTES À VIDA EM NOSSO PLANETA.

3 Ciclagem de nutrientes: relação com substâncias húmicas Ciclar? Pressuposições: Existência dos elementos químicos Possibilidade de acesso às plantas e animais Retornar ao sistema solo Manter no sistema solo Para... novamente...novo ciclo

4 Existência dos elementos químicos

5 Para nós Existência significa em todos os sentidos. Contexto social AMBIENTE URBANO E RURAL: EXISTE DIFERENÇA? NÃO!!!

6 Custo de Produção Juros Fixos 0% Outros Custos 1% Corretivos 1% Despesas Administrativas 2% Cons. de Máquinas e Implementos Depreciações Transporte e Recepção 2% 3% 3% Contexto econômico Despesas Gerais Variáveis 3% Combustíveis e Lubrificantes 3% Juros Variáveis 4% Mão-de-obra Fixa 4% Defensivos Sementes 17% 18% 39% Fertilizantes 39% 0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00% 30,00% 35,00% 40,00% 45,00% A. Pavinato (SLC-Agrícola-agosto de 2005)

7 Possibilidade de acesso dos nutrientes às plantas Extraído de Pioneer Foto cedida por Pavinato, A. SLC-Agrícola

8 O acesso aos nutrientes se dá no contexto solo-planta Macroagregado de solo. Como nos interessa ver isso para relacionar com subst. Húmicas? Essa relação começa a se mostrar, à medida que percebemos os mecanismos que as plantas se utilizam para o acesso aos elementos nutrientes. Células da endoderme e estria de Caspary em raiz deheliconia sp. Figuras extraídas de Zonta et al. 2006

9 Em termos genéricos e não de mecanismos, a ABSORÇÃO DE NUTRIENTES se relaciona com SUBSTÂNCIAS HÚMICAS, porque absorver nutrientes é dar vida às plantas = gerar carbono = matéria à formação de substâncias húmicas no solo. Como inicia o processo? PARECE SIMPLES?... Não é mesmo!!! E nem poderia. Imagem extraída de Fernandes & Souza, 2006 Será que isso não está sugerindo que há complexidade também nos mecanismos que determinam a relação de elementos químicos com as Substâncias Húmicas?

10 Quais então são os mecanismos envolvidos nesta etapa inicial do comportamento da planta para capturar elementos químicos nutrientes necessários à sua sobrevivência e perpetuação como espécie? Como estes mecanismos evidenciam a importância de substâncias húmicas no solo para que a planta tenha sucesso nesta estratégia à captura de nutrientes no solo? Relação: Planta/solo Extraído de Fernandes & Souza, 2006 Ora... Se o solo não tem condições de disponibilizar, as plantas não teriam de ter acesso e absorver nutrientes e quem é o maior responsável por isso no solo? SUBSTÂNCIAS HÚMICAS!!!

11 Aumentar o detalhe na parede celular pode nos mostrar ainda mais semelhanças nos mecanismos de plantas ao acesso de nutrientes, com mecanismos de substâncias húmicas com elementos químicos no solo. E a estrutura da parede celular? 5 a 10 camadas de microfibrilas de celulose, cada uma formada aproximadamente por 35 cadeias de celulose. Não poderíamos estar falando de Substâncias Húmicas, a partir de algo semelhante a esta representação esquemática? pk=3,5 ph solução do solo=5,0-7,0 CTCRaízes Figura extraída de Fernandes & Souza, 2006

12 Ok, o nutriente foi absorvido e usado para gerar matéria que irá permitir e existência e manutenção de substâncias húmicas no solo Extraído de Fernandes & Souza, 2006 Agora o que nos interessa considerar para relacionar com Substâncias Húmicas?

13 Retornar e Manter elementos no sistema solo Para...novo uso e o ciclo recomeça. Extraído do livro:soil A Precious Natural Resource Foto obtida de Ceretta e equipe em 2006 em experimento com dejetos de suínos.

14 Mas porque é tão importante MANTER os nutrientes no solo? Cultura Milho kg/ha Trigo kg/ha Soja kg/ha Partes da Quantidade de nutrientes- kg/ha planta N P 2 O 5 K 2 O Grãos Restos TOTAL Grãos Restos TOTAL Grãos Restos TOTAL Logo: daquilo que o solo disponibilizou às plantas, parte significativa retorna ao solo e como as Substâncias Húmicas se relacionam com isso? Já veremos...

15 Mas... O retorno dos nutrientes não acontece também de outras maneiras? Por exemplo......e a matéria (silagem ou grãos), gerada a partir da fotossíntese nas plantas de milho e que foi utilizada à alimentação animal? Como ela se insere na discussão da ciclagem, considerando que as plantas tiveram acesso e absorveram os nutrientes e parte destes retornam ao solo e neste devem ser mantidos?

16 Afinal onde estão os nutrientes que as plantas de milho tiveram acesso e absorveram, mas depois foi utilizado à alimentação de suínos, por exemplo? Nitrogênio Fósforo Potássio Kg Alimentação Retido no suíno Presente nos dejetos Significa que do total absorvido pelos suínos saiu no dejeto: 70% do N 74% do P e 96% do K N e P= Lovatto et al. (2005). K= Oliveira (1993)

17 Porcentagem do Consumo Total... e o que eu usei para alimentar Vacas leiteiras em lactação Porcentagem da retenção e excreção de nutrientes consumidos por vacas leiteiras em lactação. O consumo total de cada nutriente (gramas por dia) são mostrados nos parênteses. 0 Fonte: Haynes e Wiliams (1993).

18 Plantas e animais no contexto da ciclagem de nutrientes e Substâncias Húmicas. É a partir do ambiente solo que as plantas tiveram acesso aos nutrientes e para o qual as plantas ou os animais retornam os nutrientes para serem retidos para que novos ciclos aconteçam e a vida continue. Mas...

19 ...então, o que precisamos para Ter e Manter nutrientes no sistema solo para ciclar? Compostos capazes de realizar tais funções, caracterizando o solo como um ambiente coloidal, ou seja, principalmente... SUBSTÂNCIAS HÚMICAS Extraído de Novotny & Martin-Neto (2008) Modelo de ácido húmico mostrando os diversos grupos funcionais, estruturas aromáticas e alifáticas (adaptado de Schlten & Schnitzer, 1993).

20 Mais no detalhe como, neste caso, uma estrutura proposta para ácido fúlvico, torna o solo um ambiente coloidal capaz de reter e disponibilizar nutrientes para que a vida aconteça, a partir da existências das plantas. Estrutura proposta para ácido fúlvico (adaptado de Schnitzer, 1978). Extraído de Novotny & Martin-Neto (2008)

21 Sim, mas como estas substâncias húmicas interagem no ambiente solo, com reflexos sobre o que estamos discutindo, ou seja, ciclagem de elementos?c Partículas de argila Polímero orgânico Modelo esquemático polimero orgânico adsorvido à superfície de argila formando macroagregado. Interação grupamento funcional cátion polivalente-superfície argila na formação de microagregados. Figuras extraídas de Canellas et al Esta relação com a estrutura do solo é outra contribuição relevante de SUBSTÂNCIAS HÚMICAS, à ciclagem e à existência da vida.

22 Até aqui vimos as Substâncias Húmicas e sua importância à manutenção da vida em nosso planeta. Mas... E as Substâncias Húmicas como fontes diretas ao acesso de nutrientes ou demais compostos resultando em benefícios às plantas?

23 Até aqui vimos as Substâncias Húmicas e sua importância à manutenção da vida por gerar um ambiente coloidal, contribuir à estrutura do solo. Mas.. e as Substâncias Húmicas como fontes diretas ao acesso de nutrientes, ou demais compostos resultando em benefícios às plantas e se relacionando com a ciclagem de nutrientes? Substâncias Húmicas, como macromoléculas, a princípio, teriam muita dificuldade à efetiva entrada no interior das plantas via simplasto ou apoplasto. Membrana biológica: dupla camada de fosfolipídios e proteínas Figura extraída de Fernandes & Souza, 2006

24 Substâncias Húmicas e efeito direto às plantas Tratamento de raízes de plântulas de cana-de-açucar(a), milho (b) e tomate (c) com 20 mg/l de C de AH isolado de vermicomposto. Houve indução à formação de sítios de mitose nas raízes e, posteriormente, o número de raízes laterais emergidas. Extraído de Canellas et al. (2006)

25 CONSIDERAÇÕES FINAIS Substâncias Húmicas representam a possibilidade de vida em nosso planeta: a) por serem as principais responsáveis por caracterizar o solo como um ambiente coloidal; b) por criar condições para que ocorra a disponibilidade e, com isso, o uso de nutrientes pelas plantas; c) por permitir a manutenção dos nutrientes que retornam ao solo e; d) por viabilizar que novos ciclos de vida aconteçam.

26 Agradeço a atenção de todos