Seqüestro de carbono em solos tropicais II

Em solos tropicais profundos, submetidos a grande atividade bioturbadora (misturadora) da mesofauna (principalmente cupins e minhocas, mas também formigas e outros invertebrados), como os Latossolos, há presença de estoques de carbono consideráveis em profundidade, até mesmo com valores numericamente superiores aos estoques superficiais. No ambiente tropical não se podem considerar razoáveis estimativas de estoque de carbono que não contabilizem o que está armazenado subsuperficialmente nem adequadas ou eficientes estratégias de manejo de solos ou ecossistemas pensadas sem o levar em conta. Trata-se de uma promissora área de estudo, por serem ainda escassos os trabalhos contabilizando os estoques de carbono profundos em solos de regiões tropicais em escalas mais detalhadas, e ainda menos investigada a influência das práticas de manejo do solo sobre o compartimento. Saber-se quanto carbono se encontra acumulado no solo sem uma noção de sua estabilidade frente a mudanças ambientais traduz-se em conhecimento limitado. As perdas naturais de carbono orgânico do solo (COS) não são homogêneas, variando entre classes e regiões. Tanto a natureza da matéria orgânica do solo quanto as interações entre esta e o ambiente, quer seja no solo ou fora deste, influenciam sua estabilidade no solo. De particular importância são as interações com a matriz mineral, principalmente as argilas, que podem estabilizar a matéria orgânica no solo, dificultando sua perda na forma de CO2. Aliar as informações quanto ao carbono estocado com dados confiáveis sobre sua estabilidade torna mais factível estabelecer quais áreas são mais vulneráveis, auxiliar no planejamento de uso da terra e inclusive no estabelecimento, em áreas convertidas à agricultura, de valores padrões de perdas toleráveis de matéria orgânica do solo visando minimizar a perda de qualidade do solo.

Seqüestro de carbono em solos tropicais I

Na iminência de mudanças climáticas de controversa reversibilidade, a importância do conhecimento dos estoques de carbono em diferentes classes de solos está ligada à tentativa de avaliar o que poderá ser perdido no caso de mudanças no uso da terra com a adoção de práticas intensificadoras da decomposição ou mineralização da matéria orgânica ou de aumentos de temperatura como conseqüência das mudanças climáticas globais e, mais recentemente, o que isto pode representar em termos de serviços ambientais de estocagem de carbono pelos solos. As estimativas do que se encontra estocado na forma de carbono orgânico nos solos do mundo variam de 1500 a 2300 Pg (petagramas, um petagrama corresponde a um trilhão de quilogramas ou 1.000.000.000.000.000 de gramas), dependendo da profundidade considerada. Estima-se que de 1850 a 1998, mudanças no uso da terra (basicamente desmatamento para implantação da agricultura) tenham sido responsáveis pela emissão líquida de 136 ± 55 Pg de carbono para a atmosfera, tanto pela decomposição de restos vegetais quanto pela mineralização/oxidação da matéria orgânica do solo (MOS). Os estudos de avaliação de estoques de carbono (EC) em solos têm sido feitos com o objetivo de se conhecer o mais detalhadamente possível o tamanho do compartimento solo como armazenador de carbono, imprescindível no auxílio ao levantamento dos conteúdos de carbono orgânico seqüestrados nos ecossistemas terrestres, levando em conta que em escala geológica, as trocas de CO2 entre a atmosfera e os solos são rápidas. O conhecimento detalhado dos valores e da dinâmica deste carbono pode ajudar na determinação do comportamento de sumidouro ou fonte de dióxido de carbono, principal gás de efeito estufa, do solo. Não há ainda consenso quanto a isto nem conhecimento detalhado do papel particular das classes de solo, embora existam estimativas genéricas razoavelmente confiáveis do conteúdo de carbono estocado nos solos do mundo. Embora a situação esteja mudando rapidamente, houve até há pouco aceitação quase consensual de que os conteúdos de matéria orgânica do solo até os 20-30cm superficiais seriam responsáveis pela quase totalidade do carbono orgânico (CO) estocado neste compartimento. Uma série de trabalhos recentes, no entanto, tem demonstrado a reconsideração de que há conteúdos nada desprezíveis de carbono orgânico em camadas mais profundas do solo, demonstrando o quão estável é este carbono, por isso podendo vir a ser um reservatório potencialmente mais eficiente em seqüestrar CO2 por períodos de tempo mais longos do que fazem as camadas mais superficiais. (Continua)

Guiana vende serviços ambientais e conserva floresta

Há poucos dias o Jornal da Ciência publicou esta notícia anunciando a venda pelo governo da Guiana de serviços ambientais a um fundo de capitais britânico. Que serviços ambientais? Basicamente, os benefícios ao meio ambiente de uma floresta mantida intacta. Em dezembro publiquei aqui no Geófagos o post Como pagar ao meio ambiente?, infelizmente muito pouco lido, introduzindo aos leitores como seria a prestação de serviços ambientais e sua valoração. Vê-se agora um país vendendo os serviços de 405000 hectares de mata, entre os quais “regulação de chuvas, armazenagem de carbono e regulação do clima”. Os que não conhecem a realidade da pequena agricultura brasileira descapitalizada, criticam, a partir de seus escritórios com ar condicionado, a derrubada de matas para fazer carvão por agricultores ignorantes e de pequena visão. Mas a visão tem que ser pequena e de curto prazo: de que adianta salvar as florestas para o futuro e morrer de fome hoje? É inútil tentar-se salvar o mundo apelando para as consciências, principalmente quando estas estão famintas. O agricultor em geral não derruba matas por maldade, mas por necessidade. A forma mais eficaz de se evitar isto é pagando de forma justa para que eles mantenham a vegetação de pé, pagando os serviços ambientais prestado pelas matas intocadas. E não só das matas, o solo acumula muito mais carbono que a vegetação e isto é um grande e potencialmente caro serviço, deveria também ser pago. Aliás, isto seria uma alternativa interessante para auxiliar a conservação da caatinga e do cerrado, a primeira ameaçada pela completa ausência de fonte de renda de agricultores do semi-árido, o segundo pela voracidade entomológica de sojicultores et allii. Há regiões de difícil agricultura que poderiam ser usadas extensivamente para isso. A Zona da Mata mineira, por exemplo, é uma região extremamente montanhosa e de solos nutricionalmente pobres. As áreas mais produtivas são os terraços nos vales. Mesmo assim, os morros estão quase completamente desmatados para a formação de pastagens, aliás muito degradadas, e a madeira restante é em geral usada para fazer carvão. Os topos dos morros se prestam à regeneração das matas e prestariam um serviço ambiental essencial para a região: a captura e manutenção da água que alimenta as nascentes de rios da região. É necessário buscar-se alternativas ousadas para a resolução dos grandes problemas ambientais de nosso tempo e usar o realismo monetarista como aliado, revertendo o papel do dinheiro como grande causador das tragédias mundiais modernas.

Soluções para problemas insolúveis I

A pesquisa científica nos últimos anos tem tentado dar soluções técnicas a um problema que se agrava: prover qualidade de vida a uma população humana crescente sem agredir demasiadamente o ambiente. Em minha área de especialização posso dar um exemplo real deste tipo de preocupação. Com o consenso em torno das mudanças climáticas globais, a pesquisa tem sido direcionada para alternativas de se diminuir ou desacelerar a concentração de gases de efeito estufa na atmosfera, principalmente o CO2 (dióxido de carbono) por meio do seqüestro de carbono, que é a retirada deste gás da atmosfera, através da fotossíntese dos vegetais superiores e o acúmulo estável deste carbono tanto na vegetação quanto na matéria orgânica do solo, que provem da decomposição incompleta do material vegetal que cai ao solo bem como da neossíntese de substâncias orgânicas mediada por microrganismos e minerais do solo. Ao mesmo tempo, a Ciência do Solo tem sido desafiada a desenvolver técnicas de manejo dos solos que possibilitem produzir alimentos, sustentavelmente, para bilhões de pessoas, perto estamos dos 10 bilhões. Ora, o pressuposto de que estes dois desafios sejam igualmente factíveis pode ser falso: talvez não seja possível uma solução técnica para ao mesmo tempo melhorar a qualidade de vida de uma população crescente e manter, ou também melhorar, as condições ambientais do mundo. Tenho dúvidas profundas acerca disto. É necessário que a classe intelectual, e não só a que possui conhecimentos técnico-científicos, perca o temor de fazer perguntas essenciais e de expor sugestões antipáticas. Este medo é um vício político, e o mundo não precisa mais de políticos, precisa de cientistas. Se alguém quiser salvar o mundo, não pode se prender a sugestões simpáticas. Consideremos o caso da agricultura. Como anteriormente discutido, os fatores de solo e clima que levam ao acúmulo de matéria orgânica nos solos geralmente são aqueles limitantes à agricultura. Esquece-se ou meramente desconhece-se que a disponibilização de nutrientes e outros benefícios da matéria orgânica para os vegetais ocorre devido à decomposição parcial do material orgânico. Seqüestrar carbono, no entanto, é tentar paralizar a decomposição o mais eficientemente possível. Combinar técnicas de manejo que maximizem produção agrícola e teores de matéria orgânica nos solos não é tarefa tão simples como alguns pesquisadores querem fazer crer. Uma saída seria separar bem as áreas destinadas à agricultura e ao seqüestro de carbono, mas o crescimento populacional e das atividades não agrícolas, como expansão da área urbana, indisponibilizam definitivamente solos com potencial agrícola. A própria cidade de Viçosa, a partir de onde escrevo, está sobre solos de várzea que seriam bastante produtivos. Sobram aqui então os morros para os agricultores. E os topos de morros, hoje utilizados para pastagens, são áreas que se prestariam bem ao seqüestro de carbono. Penso que enquanto o problema do tamanho da população humana não for seriamente considerado, as soluções técnicas que permitirão à humanidade ter um futuro serão paliativos ilusórios. Em um próximo post continuarei esta discussão. 

Como pagar ao meio ambiente?

A pergunta no título deste post pode parecer estranha e alguém talvez pense que me enganei ao escrever, mas não. A pergunta é relevante e pode ser melhor entendida se escrita de outra forma: se deixarmos de considerar todas as vantagens conferidas por um ambiente bem preservado e funcional como bens gratuitos e passássemos a dar valor monetário a isto, a consciência destas vantagens não seriam mais notadas e talvez melhor conservadas? Dou um exemplo. O grande desafio da humanidade atual é diminuir ou de preferência parar as emissões de gases de efeito estufa que estão causando mudanças climáticas globais de reversibilidade controversa. Tenho falado constantemente no papel dos solos como possíveis mitigadores destas emissões ao seqüestrar dióxido de carbono na forma de matéria orgânica do solo, mais conhecida como húmus. Além do efeito benéfico pela diminuição de gases de efeito estufa na atmosfera, o acúmulo e a dinâmica da matéria orgânica no solo traz uma série de outros benefícios como melhorar a fertilidade dos solos, sua estrutura, imobilizarem possíveis poluentes como metais pesados, aumentar a biodiversidade nos solos. Ora, na verdade todos estes benefícios podem ser considerados como serviços para o bem estar da sociedade. Mas o cidadão não os paga, recebe-os gratuitamente…ou melhor, não os recebe porque o acúmulo de matéria orgânica nos solos, e outros tipos de serviços ambientais, dependem da adoção de práticas de manejo dos solos principalmente por agricultores, porém não há incentivos econômicos para isto e contar com a consciência das pessoas é uma estratégia no mínimo ineficiente, convenhamos. A idéia não é nova e na verdade já há estimativas de valores para este tipo de serviço ambiental. Internacionalmente, avalia-se que o acúmulo de uma tonelada de carbono orgânico no solo em um hectare (dez mil metros quadrados) custe cerca de dez dólares. O problema é que acumular esta tonelada é muito difícil. Para se ter idéia, trabalhos recentes em áreas de pastagens nativas nos Estados Unidos avaliando o potencial de certas práticas de manejo que seqüestram carbono nos solos mostraram que se conseguia acumular em torno de meia tonelada, ou seja, 500 quilogramas por hectare, em termos monetários, míseros 5 dólares. Por comparação, em meu trabalho de tese de doutorado avaliei o quanto um determinado solo de uma região montanhosa em uma Área de Proteção Ambiental de Minas Gerais tinha acumulado de carbono. Cheguei a um valor de cerca de 300 toneladas por hectare. Trezentas toneladas multiplicadas por dez dólares são 3 mil dólares. Pouco dinheiro? Bem, considerem que nesta região a área abrangida por este solo era de cerca de 1000 hectares, acumulando em torno de 300 mil toneladas e isto já vale para 3 milhões de dólares! O ambiente natural levou milhares de anos para acumular estas 300 toneladas de carbono orgânico que custariam hoje 3 milhões de dólares para se acumular, de graça. Esta valoração no entanto nos dá uma idéia do quanto pode ser perdido se esta área for utilizada para a agricultura dita convencional, para a urbanização descontrolada e outros usos. E agora pergunto de novo: como pagar ao meio ambiente?

Estoques de carbono, erosão e boa ciência I

Estoque de carbono do solo é uma estimativa da massa total de carbono orgânico (e/ou inorgânico) de um solo, levando em consideração a profundidade (espessura) do solo e sua densidade. Por que conhecer os estoques de carbono nos solos? Atualmente, de forma pragmática, estas estimativas são feitas visando avaliar o quanto poderia ser perdido no caso de haver mudanças no uso da terra. Estima-se que de 1850 a 1998, mudanças no uso que se faz das terras (basicamente derrubadas de florestas ou outros tipos de vegetação nativa para implantação de agricultura) tenham sido responsáveis pela emissão líquida de em torno de 136 Pg (petagramas, um petagrama corresponde a um trilhão de quilogramas ou 1.000.000.000.000.000 de gramas) de C principalmente na forma de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera tanto pela decomposição dos restos vegetais quanto pela oxidação da matéria orgânica do solo. Segundo pesquisas, a perda histórica de carbono orgânico do solo em terras convertidas à agricultura pode variar de 30 a 40 t/ha. Esta quantidade é muitas vezes correspondente a todo o carbono de horizontes superficiais de alguns solos. O conhecimento dos estoques de carbono em solos pode auxiliar inclusive no planejamento de uso da terra bem como no estabelecimento de limites de perdas toleráveis nos teores de matéria orgânica do solo e da correção de práticas de manejo. Pelo que posso observar nas pesquisas que se tem feito sobre a capacidade dos solos em seqüestrar carbono, muitos têm considerado que a perda de matéria orgânica representa uma oportunidade para que fontes de CO2 se tornem agora sumidouros (seqüestradores). Em solos em que se perdeu apenas ou majoritariamente a matéria orgânica, principalmente por oxidação biológica ou não, isto pode ser factível. Mas o que dizer de solos em que se perdeu a matéria orgânica, juntamente com a fração mineral do solo, por erosão, solos onde houve muitas vezes perda completa do horizonte superficial? Para ilustrar isto usarei uma metáfora facilmente entendível: uma coisa é perder água de um reservatório por evaporação, outra coisa é perdê-la porque o reservatório foi destruído. Aliás, esta é uma preocupação relevante inclusive face a um artigo publicado no último dia 26 de outubro na Science intitulado “The impact of agricultural soil erosion on the global carbon cycle” em que os pesquisadores concluem que a erosão de solos agrícolas constitui antes um sumidouro que uma fonte de CO2 para a atmosfera, embora não um sumidouro considerável. Entendamos o contexto do trabalho. Por um tempo (e ainda hoje) muitos cientistas do solo e outros afirmavam que a erosão dos solos agrícolas constituiria uma fonte de gases de efeito estufa para a atmosfera porque praticamente toda a matéria orgânica neles contida acabaria rapidamente decomposta. Logo se viu no entanto que havia uma falha neste raciocínio: obviamente uma boa parte da matéria orgânica erodida seria enterrada junto com os sedimentos minerais, principalmente sob a água, e se tornaria indisponível aos microrganismos decompositores, ficando assim seqüestrada por um tempo porventura maior do que se continuasse no solo intacto. A dúvida era qual dos dois efeitos preponderava: a decomposição ou o seqüestro. Segundo os autores do trabalho citado acima, prepondera o seqüestro, embora por uma pequena margem. Bom. Mas falar em termos globais muitas vezes não leva em consideração os efeitos de curto prazo locais. Apesar de a matéria orgânica estar estabilizada nos sedimentos, permanece o fato de que há solos agrícolas que a perderam e que possivelmente perderam e perdem produtividade com isso. Não apenas produtividade em termos químicos, mas há perda também da qualidade biológica e física dos solos, impedindo que haja crescimento ideal das plantas que poderiam fixar mais carbono.   

Como seqüestrar carbono em solos I

Como prometi aqui, estou lendo as idéias do Johannes Lehmann sobre a produção de biocarvão (bio-char) para a aplicação no solo visando tanto o seqüestro de carbono quanto o melhoramento das condições químicas, físicas e biológicas do solo. Mas primeiro dois esclarecimentos: aos ainda incautos, seqüestro de carbono é toda prática que remove CO2 (dióxido de carbono ou gás carbônico) da atmosfera visando reverter ou diminuir o efeito estufa causado pelo homem; segundo, a série de posts iniciados por este não se aterão a comentar os trabalhos de Johannes Lehmann, embora tenham sido inspirados em parte em suas pesquisas. Agora vamos ao que interessa. Uma das principais críticas de Lehmann em relação aos métodos tradicionais de se tentar aumentar a quantidade de carbono no solo (sob a forma de matéria orgânica) é o baixo potencial que os solos têm de acumular carbono orgânico. Isto é em geral verdade. Lembremo-nos que os solos os quais apresentam acúmulo considerável de matéria orgânica, principalmente no horizonte superficial (solos orgânicos ou Organossolos e os solos minerais com horizonte húmico), em geral se encontram sob condições limitantes ou impossíveis para a agricultura, por exemplo, solos sob clima muito frio, ou inundados periodica ou constantemente, ou solos com altos teores de alumínio ou desenvolvidos sobre material de origem (rochas) extremamente pobres quimicamente, condições que limitam a ação dos microrganismos do solo responsáveis pela decomposição da matéria orgânica. Logo em seguida vêm à menteas práticas de plantio com pouco ou nenhum revolvimento do solo, como o plantio direto na palha. Nestas práticas, os restos das culturas vão sendo deixados nos campos de cultivo depois das colheitas e não são incorporados ao solo por meio de implementos agrícolas como a grade. Também neste caso, o acúmulo de matéria orgânica nos solos se deve mais à limitação da ação decompositora dos microrganismos do que à qualidade da matéria orgânica, embora no plantio direto se use muito a palha de gramíneas, naturalmente mais difícil de ser decomposta. Ora, para que haja a decomposição do material orgânico os microrganismos precisam, entre outras coisas, de uma boa oxigenação do solo. Um dos resultados do revolvimento do solo pelos implementos agrícolas é expor material orgânico enterrado ao ar, além de promover maior aeração da camada superficial do solo, o que acelera a decomposição conseqüente evolução (liberação) de CO2 para a atmosfera, contribuindo com o efeito estufa. Não estou dessa forma dizendo que não seja interessante a adoção do plantio direto tanto como prática de conservação do solo como estratégia de seqüestro de carbono. Não. O que digo é que esta prática depende da continuação do manejo para ser eficiente, a mudança nas práticas de manejo podendo comprometer o que foi conseguido se, por exemplo, voltar-se a se revolver o solo numa área antes submetida ao plantio direto. O enfoque de Lehmann é diferente. Ele pretende seqüestrar carbono mudando as características do material orgânico aplicado ao solo. Este material acumular-se-á por ser ele próprio resistente à ação decompositora dos microrganismos do solo. Esta idéia no entanto não é nova. Como foi comentado aqui, Lehmann e colaboradores realmente basearam suas idéias a partir da observação do comportamento de certos solos arqueológicos amazônicos conhecidos como Terras Pretas de Índio, nos quais os teores de matéria orgânica mais altos do que os dos solos circundantes devem-se à deposição por centenas ou até milhares de anos de restos vegetais carbonizados, além de restos de comida e ossos, o que em conjunto conferiu características químicas, físicas e biológicas a estes solos que os tornam desejáveis do ponto de vista agrícola. Mas eu dizia que as idéias de Lehmann e colaboradores de aumentar a matéria orgânica do solo ao depositar material naturalmente resistente à ação decompositora dos microrganismos não é nova, também nos círculos científicos. No meu mestrado tratei amostras de solo com um subproduto da produção de carvão, o alcatrão vegetal, um líquido escuro, viscoso e de cheiro forte. Este composto é extremamente rico em compostos fenólicos. Pesquisas anteriores demonstravam que as frações da matéria orgânica do solo mais ricas em compostos fenólicos, como a lignina, eram mais resistentes à decomposição pelos microrganismos. Realmente observei que a aplicação do alcatrão promovia aumento do teor de matéria orgânica do solo, mas este aumento não era proporcional às quantidades de alcatrão aplicadas. A razão disto veremos em um próximo post.

O que é sustentabilidade na agricultura?

Muito se tem falado ultimamente sobre agricultura sustentável (inclusive aqui no Geófagos) mas uma definição clara do que vem a ser sustentabilidade tem em geral faltado. Há por parte de quem lê uma noção vaga de que sustentável é qualquer prática ambientalmente correta, mas o que isto quer dizer? Haverá alguma forma de se mensurar a sustentabilidade de práticas agrícolas? Para tentar esclarecer este assunto, lanço mão de um artigo publicado em 1995 pelo cientista do solo inglês T. M. Addiscott com o título de “Entropy and sustainability” no volume 46 do European Journal of Soil Science.
As definições clássicas de sustentabilidade da agricultura geralmente levam em consideração os aspectos ambientais, econômicos e sociais, como a acima citada, enfatizando a manutenção dos recursos ambientais, a viabilidade econômica e a justiça social. Sem dúvida é um conceito abrangente. Addiscott no entanto propõe uma abordagem termodinâmica de sustentabilidade que leva em conta apenas o fator ambiental mas é extremamente útil na análise de áreas sob processo de deterioração dos meios físico e biológico.
Segundo Addiscott, realiza-se trabalho termodinâmico quando energia na forma de calor é transferida de uma fonte a alta temperatura para um dreno a baixa temperatura. Trabalho dinâmico contínuo, dessa forma, requer reservatórios isotérmicos efetivamente infinitos a temperaturas altas e baixas, que são garantidos à biosfera pelo sol e pelo espaço sideral respectivamente. Durante a realização deste trabalho a energia flui do sol para o espaço sideral e se produz entropia, mas o trabalho realizado nos processos na superfície da Terra pode levar a consideráveis aumentos na ordem e assim diminuir a entropia numa escala local. Além dos processos que permitem a ordenação também há processos desordenadores numa escala local.
Em termos biológicos, a fotossíntese permitindo a formação de substâncias complexas de alto peso molecular a partir de moléculas simples tais como CO2, H2O e NH3 é o melhor exemplo de processo ordenador; por outro lado, são exemplos de processos desordenadores a respiração, a oxidação da matéria orgânica do solo, a destruição de agregados do solo. A sustentabilidade da agricultura depende da manutenção de um equilíbrio entre ordem e desordem (processos que diminuem ou aumentam a entropia do agroecossistema).
Para um dado conjunto de forças, ou obstáculos, um ecossistema amadurecerá durante um período de tempo até um determinado equilíbrio dinâmico, geralmente representado por uma vegetação clímax. O solo inicialmente é um dos fatores que determinam a direção na qual o ecossistema amadurece mas ele (o solo) permanece como parte do ecossistema e é modificado durante o processo de amadurecimento.
Se o sistema é perturbado, a analogia termodinâmica sugere que os fluxos no sistema agirão no sentido de contrabalançar a perturbação e restaurar o equilíbrio dinâmico e o solo sem dúvida está envolvido neste processo. Surgem então duas questões essenciais no entendimento da sustentabilidade de agroecossistemas:
1- Quanto tempo um ecossistema leva para voltar ao equilíbrio dinâmico após uma perturbação?
2- Pode haver uma perturbação catastrófica da qual resulte a impossibilidade de o sistema voltar ao equilíbrio dinâmico?
Para a primeira pergunta a resposta é que o tempo de recuperação do estado original dependerá da magnitude da perturbação. Quanto à segunda pergunta, em teoria pode haver um tal evento – a perturbação resultando em uma condição distante demais do equilíbrio dinâmico ou a perda de um fator de um fator essencial à manutenção do potencial biológico, geralmente um ou mais atributos do solo (fauna, matéria orgânica, fertilidade natural) ou a própria perda do solo por erosão.

Papel da matéria orgânica no solo II

As plantas e os microrganismos do solo exercem um papel preponderante sobre a quantidade e a qualidade da matéria orgânica do solo. É bom que fique claro que qualidade se refere mais às quantidades de determinados elementos ou substâncias ou à possibilidade de os microrganismos a decomporem. Naturalmente, qualquer material orgânico extremamente tóxico aos microrganismos será considerado de má qualidade.
O maior controle pelas plantas, creio eu, é exercido sobre a qualidade da matéria orgânica do solo, já que esta é influenciada pela composição dos tecidos vegetais. Explico-me: determinadas plantas contêm teores altos de substâncias fenólicas solúveis ou de lignina, que também é um composto fenólico, de forma que o material orgânico que chegará ao solo será rico em fenóis, o que dificultará a ação decompositora dos microrganismos porque aquelas substância são tóxicas para os mesmos. Claro, isto também terá reflexo na quantidade da matéria orgânica do solo, já que o material de difícil decomposição se acumulará no solo. Além dos compostos fenólicos, a celulose também é de difícil decomposição, mas nem tanto. O tipo e a idade das plantas também influenciam quantidade e qualidade, plantas herbáceas (ervas) e plantas jovens são normalmente mais pobres em lignina e celulose, além de mais “ricas” em nutrientes, produzindo uma matéria orgânica de boa qualidade para os microrganismos, ou seja, de fácil decomposição, em compensação, quanto mais fácil a decomposição do material orgânico que chega ao solo, menor sua acumulação e menores teores de matéria orgânica no solo. Claramente, o ideal é que haja uma mistura de plantas com diferentes qualidades de material orgânico. É por isso que quando se quer recuperar uma área degradada se fazem misturas de leguminosas (fácil decomposição) e gramíneas (difícil decomposição) por exemplo, ou de plantas herbáceas e arbóreas. A quantidade de matéria orgânica no solo também dependerá da quantidade de biomassa produzida pelas plantas, obviamente. O uso do termo carbono orgânico se deve ao fato de as metodologias para determinação da matéria orgânica do solo determinarem na verdade o teor de carbono que só então é convertido para matéria orgânica utilizando-se um fator numérico correspondente ao percentual teórico de carbono naquele material. O uso deste termo é interessante quando se quer diferenciar do carbono inorgânico do solo, representado pelos carbonatos.

Plantas que produzem minerais e solos

Os solos, quando não são transportados (ou seja, erodidos em um local e depositado em outro), se formam a partir das rochas locais e herdam boa parte da composição química destas rochas (herança geoquímica). Alguns pesquisadores encontraram há algum tempo na Amazônia alguns exemplares de uma classe de solo conhecida como Latossolos que não apresentavam evidência de transporte mas cujas características não batiam com a rocha que estava por baixo dele. Resumidamente, estes solos se encontravam sobre um material conhecido como bauxita, que é um minério de alumínio formado quase exclusivamente de gibbsita (Al(OH)3). Claro que há impurezas químicas nestes materiais, mas em quantidades pequenas. O que se esperaria do solo formado sobre este materia é que fosse basicamente formado de minerais de alumínio. Entretanto, o solo contém teores razoavelmente altos de caulinita, o qual é um mineral de argila rico em silício. Obviamente, a rocha sob a bauxita contém silício, mas o solo não poderia ter se formado diretamente a partir da mesma, porque a bauxita estava no meio. Pois bem, os pesquisadores, capitaneados pelo francês Yves Lucas, descobriram que a inesperada caulinita, rica em silício, formava-se a partir de pequenos cristais de silício, chamados de fitólitos, formados pelas plantas da floresta! Quando as folhas das plantas, especialmente ricas em fitólitos, caíam ao chão, os cristais de silício se dissolviam aos poucos e mudavam a química do solo de tal forma que havia a possibilidade de formação da caulinita. O silício, surpreendentemente, não é comprovadamente um nutriente essencial para todas as plantas, apesar de ser o segundo elemento mais presente nos solos, depois do oxigênio, e de um grande número de espécies vegetais o absorverem em quantidades muitas vezes maiores do que as de elementos nutrientes comprovados. Depois que as plantas absorvem o silício, há a formação dos minúsculos cristais tanto ao redor quanto dentro de uma série de células. A composição destes fitólitos é praticamente igual à composição do quartzo, principal mineral encontrado nas areias (SiO2), a única diferença é que os fitólitos contêm também água em sua composição (SiO2.H2O). As principais plantas formadoras de fitólitos pertencem à família das gramíneas, como arroz e cana de açúcar. Aparentemente a principal função destes biominerais nas plantas é o enrigecimento dos tecidos vegetais, protegendo-os contra o ataque de herbívoros e fungos ao mesmo tempo que melhora a captura dos raios solares para o processo de fotossíntese.

Papel da matéria orgânica no solo

As causas das perdas de solos são variadas, vão do uso de práticas agrícolas inadequadas à mineração, do desmatamento ao excesso de pastoreio e não cessam por aí. Geralmente, à perda da cobertura vegetal segue-se uma aceleração da oxidação da matéria orgânica e diminuição rápida nos teores da mesma. Sem a proteção da cobertura vegetal e da matéria orgânica morta, o solo fica exposto aos agentes da erosão, principalmente água e vento.
A matéria orgânica, viva ou morta, além da proteção mecânica contra os danos causados pela água, é agente importantíssimo na formação e estabilização dos agregados do solo, base essencial, juntamente com os poros, na formação da estrutura do solo. Além de permitir o crescimento dos sistemas radiculares de plantas, fornecendo condições adequadas de aeração e umidade, condições imprescindíveis também para a proliferação das meso- e microbiota do solo. Uma boa estrutura é capaz de prevenir a perda por erosão ao permitir a percolação da água eficientemente ao longo do perfil. Tornam-se claros os efeitos deletérios que a diminuição nos teores e a perda da matéria orgânica podem causar ao solo.
A forma mais eficiente de se acumular matéria orgânica em um solo, embora possa não ser a mais rápida, provavelmente é revegetação da área degradada, tentando-se reconstituir a sucessão ecológica de espécies. Áreas há, no entanto, em que os processos de deterioração do solo são tão avançados que se torna naturalmente impraticável a revegetação pura e simples, pelo fato de que o solo não mais oferece condições de sustentar vida vegetal. Sob tais condições, o aporte de matéria orgânica externa geralmente é boa solução para se iniciar o processo de recuperação da qualidade do solo, mormente no que tange a reconstituição dos teores de carbono orgânico, da atividade microbiana, da fertilidade, até certo ponto e, o que interessa aqui, da estrutura do solo.
A disponibilidade de materiais orgânicos que de outra forma constituiriam grave problema de disposição, de várias origens, principalmente procedentes de processo de sanitização de áreas urbanas, como lodo de esgoto doméstico, da indústria, como subprodutos da fabricação de carvão, ou da própria atividade rural, como o esterco de criações de aves ou suínos, torna atraentes estudos que avaliem a possibilidade de uso destes materiais como melhoradores da qualidade do solo.
Além da capacidade de melhorar ou recuperar certos atributos desejáveis na recuperação de solos degradados, é interessante que o material apresente resistência e que mantenha por um tempo relativamente longo sua ação melhoradora. Materiais orgânicos de diferentes naturezas têm efeitos diferentes e de duração diversa sobre a agregação do solo. Materiais rapidamente disponíveis à ação microbiana comumente conferem, de forma rápida, estabilidade aos agregados, mas sua ação é efêmera. Substratos mais resistentes à decomposição agem de maneira mais vagarosa na estabilização de agregados, no entanto sua ação é mais duradoura. (Continua)

Por que os solos empobrecem (quimicamente falando)

É comum ouvir-se falar em solos férteis e solos não férteis ou quimicamente pobres quando se considera a adequabilidade de terras para agricultura. Em posts em que discuti a formação dos solos, tem-se a impressão de que os nutrientes necessários ao crescimento dos vegetais está presente nos solos desde o início, a partir do intemperismo químico das rochas. Realmente, deve haver uma boa disponibilidade de nutrientes nos solos, afinal de contas, como se sustentam as florestas e outras formas de vegetação natural? Este problema já foi parcialmente abordado no post Solo pobre, vegetação exuberante, em que falo sobre a ciclagem de nutrientes em ambientes naturais mediada pela matéria orgânica do solo. O empobrecimento químico do solo, ou seja, a perda de elementos minerais nutrientes em geral ocorre de duas formas: o empobrecimento natural pelo intemperismo químico dos solos em regiões tropicais úmidas, ou em solos agrícolas em que boa parte da biomassa produzida pelas plantas é retirada do agroecossistema. Imaginem o empobrecimento que ocorre em solos agrícolas em regiões tropicais como o Brasil. A forma mais rápida de se repor os nutrientes no solo é pela adubação, quer seja com adubos minerais, que disponibilizam os nutrientes mais rapidamente mas cujo uso continuado e excessivo pode trazer conseqüências negativas à química e à física do solo, quer com adubos orgânicos, cuja disponibilização de nutrientes é mais lenta e gradual mas tem a vantagem de aumentar o teor de matéria orgânica do solo. Porém as coisas não são tão simples. O uso de adubos minerais tem causado aumentos consideráveis de matéria orgânica nos solos, auxiliando seqüestro de carbono nos solos, principalmente os adubos nitrogenados, e o uso excessivo de adubos orgânicos, como esterco de porco por exemplo, tem causado problemas de eutroficação em corpos d’água por excesso de fósforo. A natureza não é tão simples e maniqueísta quanto fazem crer neoobscurantistas travestidos em ambientalistas.

Sobre o chão que pisamos III

Além da fração mineral (areia, silte e argila), a fração sólida do solo é composta também pela matéria orgânica. A matéria orgânica origina-se principalmente de restos mais ou menos decompostos de material vegetal que cai ao solo. O material menos decomposto, cuja origem vegetal ainda pode ser identificada a olho nu ou ao microscópio é chamada de matéria orgânica leve ou matéria orgânica não humificada. O material orgânico cuja origem já não pode ser determinada e que já foi muito finamente triturado além de ter sofrido uma série de alterações químicas é a matéria orgânica humificada ou substâncias húmicas. Os dois tipos de matéria orgânica assumem papéis importantes na manutenção da saúde do solo e do ambiente. A matéria orgânica participa da formação e estabilização da estrutura do solo, agindo como uma “cola” ou cimento que une as partículas minerais nos agregados do solo. As substâncias húmicas, por terem tamanho muito reduzido, também expõem cargas elétricas, assim como as argilas, e podem ter as mesmas funções de retenção de nutrientes minerais e de contaminantes químicos. Na verdade, em alguns solos estas funções são assumidas principalmente pela matéria orgânica. No segundo post desta série, eu disse que quando o solo está desprotegido (ausência de cobertura vegetal) propiciando a ação erosiva da água e do vento, as primeiras partículas minerais a serem perdidas são as argilas, mas antes das argilas há a perda da matéria orgânica, que é ainda mais leve, e os efeitos danosos ao solo são os mesmos ou ainda piores. De fato, um dos primeiros sinais de desertificação é a perda de matéria orgânica dos solos. A quantidade e a natureza da matéria orgânica do solo dependem do tipo de vegetação sobre este solo, que em geral é função do clima. Normalmente, quanto mais fria e úmida a região, mais ricos em matéria orgânica são os solos. Por ser constituída principalmente de carbono, a matéria orgânica do solo tem recebido atenção crescente dos pesquisadores interessados na diminuição do efeito estufa: a decomposição da matéria orgânica do solo produz CO2 e, em menores quantidades, CH4, os principais gases causadores do efeito estufa. Poucos sabem que há mais carbono nos solos do que na atmosfera ou mesmo nas florestas do mundo. Uma grande preocupação dos Cientistas do Solo tem sido o desenvolvimento de práticas agrícolas que diminuam a decomposição da matéria orgânica do solo ou até a aumentem, como é o caso do plantio direto, atualmente adotado em boa parte do Brasil. Ao contrário do que muitos catastrofistas dizem, nem toda a matéria orgânica perdida pelo solo é oxidada (se transforma em gás carbônico) podendo contribuir para o aquecimento global, uma parte da matéria orgânica é perdida quando há erosão do solo e pode ser depositada no fundo de corpos d’água ou no mar, o que não deixa de constituir um tipo de seqüestro de carbono.(Continua)

Solo pobre, vegetação exuberante

Em um outro lugar escrevi que a diminuição excessiva da decomposição da matéria orgânica do solo pode ser um problema porque os nutrientes minerais retidos na mesma ficam indisponíveis às plantas, afetando a fertilidade do solo. Muitos já terão ouvido ou lido que os solos da região amazônica são quimicamente pobres. Certamente esta informação foi recebida com um certo ceticismo, afinal como uma vegetação tão exuberante quanto à da floresta amazônica pode se manter sobre um solo pouco fértil? Bem, apesar de estranho, a informação é verdadeira. Os solos se desenvolvem a partir da destruição (intemperismo) das rochas, que chamamos de material de origem. Este intemperismo é causado pela água (chuvas) que em geral são levemente ácidas devido à reação da água com o CO2 da atmosfera, formando ácido carbônico (H2O + CO2 = H2CO3). O tal H2CO3 é o ácido carbônico, que ataca as rochas, decompondo-as. Além disso, os organismos (fungos, algas, líquens, raízes de plantas) também contribuem para o intemperismo porque também produzem ácidos. Mas de toda forma, o principal agente intemperizador das rochas e formador de solos é a água (o ditado “água mole em pedra dura tanto bate até que fura” é verdadeiro e resume bem o intemperismo físico pela água). O solo é resultado não só da decomposição física (quebra em pedaços cada vez menores) da rocha, mas também da alteração química dos minerais formadores das rochas, com a formação de outros minerais típicos de solos (minerais secundários). Mas o intemperismo não pára com a formação do solo. Os solos também são intemperizados, principalmente em regiões onde chove muito, notadamente as regiões tropicais, como na Amazônia. À medida que os solos sofrem o intemperismo, eles perdem preferencialmente elementos químicos importantes para a nutrição vegetal, como cálcio, magnésio e potássio, retidos mais fracamente pelos solos. Nas regiões de alta pluviosidade (muita chuva), a grande disponibilidade de água permite que haja muito crescimento vegetal. As plantas, mesmo as que crescem em solos pobres, conseguem adquirir nutrientes, em geral produzindo raízes profundas que exploram camadas um pouco mais ricas. Com o passar do tempo, os nutrientes vão sendo retidos na matéria orgânica. Quando as plantas morrem ou quando perdem as partes que caem ao solo, o material vegetal é decomposto pelos microrganismos do solo e os elementos retidos são liberados e reabsorvidos pelas outras plantas. Assim, é possível a ocorrência de florestas exuberantes, como a Amazônica, sobrevivendo basicamente dos nutrientes retidos na matéria orgânica. Quando há a derrubada ou queima destas florestas para implantação de pastagens ou culturas agrícolas, quase toda a matéria orgânica do solo é perdida, juntamente com os nutrientes nela retidos, daí a dificuldade em se estabelecer agricultura produtiva nestas áreas e a importância da manutenção das florestas. No início da atividade agrícola, quando ainda há um resto da matéria orgânica original e os nutrientes das cinzas das matas, há boas produções, mas gradualmente esta matéria orgânica vai sendo perdida e as produções decrescem ano a ano, dependendo mais e mais de adubos.

Efeito estufa e produção vegetal

Parece-me mais do que comprovada a realidade das mudanças climáticas globais causadas principalmente pela queima de combustíveis fósseis (petróleo, carvão mineral, gás). Na semana passada a NASA divulgou relatórios de pesquisa indicando claramente a ação humana como causa de aumentos de temperatura média no planeta. O que quero abordar aqui hoje são os possíveis efeitos do aumento da concentração de CO2 (gás carbônico) na atmosfera sobre a produção dos vegetais. Como já foi dito aqui antes, as plantas utilizam o gás carbônico na fotossíntese. Na verdade, todo o carbono presente em nossos corpos (e nós somos feitos quase exclusivamente de carbono) provem de uma forma ou de outra do CO2 que as plantas fixam durante a fotossíntese. Seria de se esperar que, como as plantas produzem seus tecidos (crescem) e nutrientes orgânicos a partir do gás carbônico, se houvesse mais carbono na atmosfera, apesar do efeito estufa, as plantas produziriam mais, o que é bom. As coisas não são tão simples. Primeiramente, nem todas as espécies vegetais realizam a fotossíntese exatamente da mesma forma, ou melhor, nem todas utilizam o CO2 igualmente. Há espécies que reutilizam o CO2 absorvido, há plantas que utilizam menos CO2 e há plantas que são menos eficientes na utilização do gás carbônico. Estas últimas, que incluem boa parte das culturas agrícolas e obviamente outras espécies, seriam potencialmente as mais beneficiadas com o aumento de CO2 atmosférico. Algumas pesquisas mostram que o aumento da concentração de gás carbônico pode aumentar a produção destas espécies. Mas nem só de gás carbônico vivem as plantas. Além deste gás e da água, elas precisam de uma série de outros nutrientes minerais, principalmente nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre, ferro e alguns outros em menor quantidade, que tiram principalmente do solo. Se a quantidade de CO2 é aumentada mas a quantidade dos outros nutrientes continua a mesma, pode ainda haver maior produção, só que menor do que se houvesse também aumento dos outros nutrientes. Além disso, há um problema menos óbvio e mais perigoso. O principal elemento mineral utilizado pelas plantas é o nitrogênio. Com o aumento das concentrações de gás carbônico, as plantas podem não apenas produzir mais, mas também produzir substâncias com mais carbono em sua estrutura e menos nitrogênio, dificultando a decomposição pelos microrganismos quando este material chega ao solo. Alguns trabalhos de pesquisa têm observado também aumento na produção pelos vegetais de uma substância chamada lignina, componente da madeira, que é rica em fenóis, que são tóxicos aos microrganismos. Assim, no geral, o aumento nas concentrações de CO2 pode dificultar a decomposição da matéria orgânica do solo. Ora, isto não é bom, já que promove seqüestro do carbono? Em parte. Se a diminuição da decomposição da matéria orgânica do solo for muito drástica, os outros nutrientes minerais que estão presos nela não voltam ao solo, o que diminui sua fertilidade e afeta negativamente o crescimento vegetal. As coisas não são tão simples.