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.

Solos e ciclos biogeoquímicos

Tenho recebido uma série de pedidos para abordar o controle exercido pelos solos sobre a ciclagem biogeoquímica dos elementos. O assunto é amplo, mas começarei a abordá-lo neste tópico. O papel do solo na ciclagem do carbono foi várias vezes citado aqui no Geófagos. A possibilidade de sustentar a vida vegetal, grande dreno do CO2 atmosférico, e a estabilização da matéria orgânica do solo são aspectos óbvios da influência do solo sobre a ciclagem deste elemento. No post anterior, a origem dos solos no Devoniano foi abordada. Alguns pesquisadores acreditam que uma gigantesca onda de extinções que ocorreram naquele período pode estar ligada ao aumento do intemperismo químico que deu origem aos solos. Quando os minerais das rochas originais são quimicamente decompostos, uma parte dos elementos químicos continua no sistema ao formarem novos minerais, uma outra parte no entanto é solubilizada e pode tanto ser retida pelos minerais de argila ou pela matéria orgânica do solo, ou pode ser levado pela água que infiltra o solo. Esta água lentamente atinge as águas subterrâneas (lençol freático) e outros corpos d’água (rios, lagoas) e finalmente o mar. Obviamente, esta água não é pura, ela leva em solução uma quantidade expressiva de elementos químicos, e a origem destes é predominantemente o intemperismo químico dos minerais. Alguns componentes dos minerais são mais facilmente carregados (cálcio, potássio, sódio, magnésio, por exemplo). Estes elementos servem como nutrientes para as plantas e outros organismos fotossintetizantes, como as algas. Antes da origem dos solos, as quantidades destes elementos que chegavam ao mar eram muito menores, porque não havia o intemperismo químico causado pelas plantas terrestres com a produção de ácidos orgânicos e ácido carbônico pelas raízes. Após a colonização dos continentes pelas mesmas, uma grande quantidade de elementos nutrientes chegou às águas oceânicas, causando uma inédita onda de crescimento de organismos marinhos. Quando estes organismos morriam, a decomposição de suas partes por outros microrganismos, um processo que utiliza oxigênio, causou escassez deste elemento nos oceanos, levando à morte um número imenso de organismos por asfixia. Este processo de enriquecimento de águas com elementos químicos nutrientes é o que se chama eutroficação ou eutrofização. O problema não é apenas o crescimento excessivo de algas e plantas aquáticas, mas o escasseamento do oxigênio quando o material morto começa a ser decomposto. Mas o surgimento dos solos obviamente não causaram só mortes. Há um grupo de algas unicelulares chamadas diatomáceas que provavelmente só surgiram por causa da existência dos solos. O elemento mais presente na composição dos minerais, tanto de solos quanto de rochas, é o silício. Apesar de boa parte do silício se manter no solo após a intemperização dos minerais das rochas, uma parte também é levada pelas águas. As diatomáceas têm ao redor de sua única célula, uma parede celular de silício, chamada frústula, que a protege e auxilia no seu processo de fotossíntese. Sem o silício, elas morrem. Antes do surgimento dos solos, os teores de silício nas águas eram muito menores do que hoje, e as diatomáceas não teriam condições de sobreviver. Elas só surgiram na face de Terra (ou melhor, do mar) após a intensificação do transporte de silício para o mar a partir dos solos que se formavam. (Continua)

Quando não havia um chão

Para surpresa de muitos, o tema principal deste blog, o solo, nem sempre existiu. Os que lêem o geófagos com alguma regularidade terão notado que o solo não é um substrato inerte produto da quebra das rochas, mas é o resultado da interface entre atmosfera, biosfera e litosfera. Os organismos que têm maior influência sobre a formação da maioria dos solos são as plantas. Assim, fica fácil entender que o solo como conhecemos hoje não existia antes de as plantas colonizarem os continentes, e, geologicamente falando, isto levou um bom tempo. Durante boa parte do tempo após o surgimento da vida na Terra, o oxigênio estava presente em quantidades ínfimas na atmosfera terrestre. Durante centenas de milhões de anos, o oxigênio produzido pela fotossíntese das cianobactérias, a partir das quais as plantas evoluíram, oxidou os minerais da crosta terrestre e depois começou a acumular-se na atmosfera. Por muito tempo antes que oxigênio suficiente se acumulasse, a vida na Terra foi predominantemente aquática e o motivo é simples: o ozônio, que protege o planeta da radiação ultravioleta, é composto exclusivamente de oxigênio, sua fórmula química é O3. Depois da formação da camada de ozônio é que houve possibilidade de evoluírem espécies adaptadas à vida fora d’água. Para que as plantas superiores pudessem surgir, foi necessário, além do ozônio, que a rotação da Terra desacelerasse. Segundo a pesquisadora Maria Léa Salgado-Labouriau, da UnB, o fator crucial que teria impedido a colonização dos continentes até o Devoniano (400 milhões de anos atrás), foi a velocidade de rotação da Terra. O solo, contemporâneo das plantas, é um ser devoniano. Como já foi discutido numerosas vezes em outros posts, o ácido carbônico e os ácidos orgânicos produzidos pelas raízes das plantas, são os grandes responsáveis pelo intemperismo químico dos minerais e pela formação dos solos. As raízes foram responsáveis também pela estabilização dos solos, impedindo que fossem erodidos.

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)

Obra de Darwin na internet

A Universidade de Cambridge acaba de disponibilizar na internet a obra completa de Charles Darwin, gratuitamente. Não é necessário dizer que é quase uma obrigação visitar o site. Eduquem-se.

Sobre o chão que pisamos II

Além de impedir que os nutrientes minerais das plantas sejam lavados pela água, as cargas das argilas permitem que o solo aja como um filtro para o meio ambiente: quase todos os elementos e compostos químicos que chegam ao solo possuem carga elétrica e são passíveis de serem retidos pelo mesmo. Assim, é possível que uma boa parte dos agroquímicos (inseticidas, herbicidas, fungicidas e outros biocidas) fiquem retidos nos solos e não alcancem os corpos d’água (rios, lagos, represas e o mar). Vale ressaltar que quando há a erosão do solo por causa da remoção da cobertura vegetal, entre outras causas, as primeiras partículas a serem levadas embora, por serem as menores, são as argilas, o que diminui a capacidade de retenção de elementos químicos e de “filtragem” do solo, além de contribuir com o assoreamento de rios e represas, problemas tão comuns hoje no Brasil e em outros locais em que não há políticas sérias de conservação dos solos. As frações minerais mais grosseiras do solo, areia e silte, não expõem cargas elétricas em quantidade considerável. Por outro lado, a presença destas partículas mais grossas é imprescindível para que haja infiltração da água no solo, por aumentarem sua porosidade. As argilas também formam partículas de tamanhos maiores, os agregados, quando se juntam em grande número com o auxílio da matéria orgânica do solo. O conjunto dos agregados do solo em associação com os poros do solo constituem sua estrutura. A passagem excessiva de máquinas agrícolas, a diminuição dos teores de matéria orgânica e outros fatores de agressão ao solo causam destruição de sua estrutura, tornando-o compactado, o que impede não só a infiltração da água mas também o crescimento das raízes, diminuindo a produção agrícola. Por diminuir a infiltração e aumentar o escoamento superficial da água (enxurradas), a destruição da estrutura do solo aumenta também a erosão, principalmente em áreas declivosas, em que a água adquire maior energia cinética. As frações areia e silte são comumente compostas principalmente do mineral quartzo (comum nas areias de praia) e alguns outros. As argilas são compostas de minerais formados após o intemperismo das rochas, os argilominerais, e diferem principalmente de acordo com o clima da região. Em regiões secas e em regiões frias, o intemperismo é menos intenso, ocorrendo argilominerais com mais silício, como a montmorillonita. Em regiões tropicais de grande pluviosidade, os argilominerais com menos silício são mais comuns, sobressaindo a caulinita. (Continua)

Sobre o chão que pisamos

Tenho abordado em vários posts aspectos do controle da qualidade do ambiente exercido pelos solos. Noto agora que talvez algumas destas informações não sejam completamente entendidas porque ainda não dei uma definição decente de solo. Vamos a esta tarefa, então. O solo, ao contrário do que muitos podem pensar, não é apenas poeira. É na verdade um compartimento da natureza de extrema complexidade. Como já foi dito por aqui, os solos originam-se da decomposição ou intemperismo das rochas. Este intemperismo é causado pela água, pelas mudanças de temperatura e pelos organismos. Podemos assim dizer que o solo é resultado da interação da litosfera (rocha), atmosfera (água e temperatura) e biosfera (organismos). Depois de formado, o solo pode ser subdividido em uma fração sólida, uma líquida e uma gasosa. A parte sólida divide-se em fração mineral (minerais do solo) e fração orgânica (matéria orgânica do solo, composta de material de origem predominantemente vegetal em vários estágios de decomposição); a fração gasosa é o ar do solo, cuja composição é um pouco diferente do ar que respiramos: devido à respiração dos organismos do solo (animais, microrganismos e raízes de plantas) o ar do solo é mais rico em gás carbônico, por exemplo; a fração líquida é a água do solo ou solução do solo, rica em minerais, de onde as plantas absorvem os nutrientes que precisam e a própria água. A fração sólida é a mais visível e poucos imaginam que é devido à sua existência que a vida na Terra existe na forma e diversidade atuais, principalmente a nossa. Esta fração divide-se em três subfrações de acordo com o tamanho das partículas: a maior é chamada de areia, a intermediária de silte e a menor recebe a denominação de argila. A argila é possivelmente a mais importante em termos de manutenção da vida: devido a seu tamanho minúsculo (partículas menores que 2 micrômetros, considerando-se que um micrômetro é um metro dividido um milhão de vezes) ela possui propriedades específicas como a exposição de cargas elétricas. Estas cargas são responsáveis pela retenção dos elementos químicos no solo (os elementos no solo estão quase sempre na forma carregada ou ionizada). (Continua)

Blog da Scientific American

Para quem gosta de ler a Scientific American, descobri o blog dos editores da Scientific American, versão original. Vale bastante a pena dar uma olhada.

Solo pobre, vegetação exuberante II

No último post eu disse que após a derrubada das matas para introdução de pastagens ou agricultura em áreas de solos relativamente pobres em termos químicos, como o que acontece em boa parte da floresta amazônica, as produções tendem a decrescer gradualmente porque a matéria orgânica do solo herdada da mata decresce gradualmente. Alguém poderia então perguntar se as culturas agrícolas não poderiam manter uma ciclagem de nutrientes pela matéria orgânica que cai ao solo, da mesma forma que acontecia com a floresta. Bem, é necessário lembrar antes de tudo que uma boa parte da matéria orgânica das culturas agrícolas é levada embora do local onde foi produzida: há sempre colheita e venda de uma parte da cultura, sejam frutos, sementes, folhas ou outra parte da planta. Mesmo no caso de pastagens, em que se poderia pensar que as perdas seriam menores, principalmente se se deixam os animais defecarem e urinarem no local da própria pastagem, não se pode esquecer que uma boa parte dos nutrientes é levada embora na carne e nos ossos dos animais. Além disso tudo, quando se remove a cobertura florestal, em geral se permite o aumento da erosão, principalmente pelas chuvas, que carrega não só parte da matéria orgânica do solo como a própria camada superficial do solo, mais rica em nutrientes. Em pastagens bem manejadas este problema não é tão grave quanto em campos de culturas agrícolas. A vegetação deve ser considerada como uma proteção ao solo: quanto mais fechada, mais o solo está protegido e menor a erosão.

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.

Categorias

Sobre ScienceBlogs Brasil | Anuncie com ScienceBlogs Brasil | Política de Privacidade | Termos e Condições | Contato


ScienceBlogs por Seed Media Group. Group. ©2006-2011 Seed Media Group LLC. Todos direitos garantidos.


Páginas da Seed Media Group Seed Media Group | ScienceBlogs | SEEDMAGAZINE.COM