Ciclagem de nutrientes

Uma floresta estabelecida (ou madura) deve manter em equilíbrio dinâmico as taxas de nutrientes no solo, já que os nutrientes absorvidos lhe são devolvidos através do fornecimento de matéria orgânica proveniente da serrapilheira.

O desmatamento causa desequilíbrio nessa ciclagem, devido à exportação de nutrientes e água, junto com o material vegetativo (como a madeira). Além disso, a redução da camada orgânica superficial facilita o carreamento de alguns nutrientes e a lixiviação de outros. A lixiviação é facilitada pela redução da CTC do solo, ao remover-se a camada de matéria orgânica (que tem alta CTC).

Na reposição ou regeneração florestal (com indivíduos em crescimento), a absorção de nutrientes é maior, em relação à reposição ao solo, pela produção de matéria orgânica, já que estes serão incorporados à planta até que esta esteja adulta (madura).

Conforme Ribeiro e Vilela (2007), 90 a 96% das plantas são constituídas por elementos orgânicos, que incluem carbono, hidrogênio e oxigênio, e 4 a 10% por elementos minerais.

De acordo com Primavesi (1981), os princípios básicos de produção vegetal e geração dos processos de fotossíntese e respiração são iguais em todo o mundo, necessitando de:

• água;

• elementos dos quais forma seus produtos, tais como açúcares, amidos, proteínas e gorduras. Estes elementos são carbono (C), que ela capta do ar, hidrogênio (H), que ela retira da água, e oxigênio (O), que ela retira tanto do ar, do solo e da atmosfera, como da água. Estes três elementos formam o trinômio C-H2-O, base para todos os carboidratos,

como açúcares, amidos, celulose e outros. Tem-se ainda o nitrogênio (N), que os microrganismos do solo fixam do ar, e os nutrientes minerais, que a planta retira do solo, como fósforo (P), enxofre (S), cálcio (Ca), magnésio (Mg), dentre outros;

• biocatalisadores, para apressar a formação de suas substâncias (enzimas), que para funcionar necessitam de ativadores, como o potássio (K), ou de micronutrientes como manganês (Mn), ferro (Fe), zinco (Zn), cobre (Cu), boro (B), molibdênio (Mo), vanádio (V), cobalto (Co), cloro (Cl), níquel (Ni), selênio (Se) e outros, além do magnésio (Mg), que sem ser micronutriente atua como ativador de enzimas catalisadoras.

Os nutrientes essenciais (tabela 4) podem ser absorvidos pelas raízes através de três processos distintos - descritos por Malavolta et. al., 1989; Dechen e Nachigall, 2006; Kirkby e Romheld, 2007, citados por Pérez (2010):

• interceptação radicular: através do contato direto da raiz ou, no caso da planta ter estabelecido uma simbiose com fungos micorrízicos, através do contato direto das hifas com o nutriente;

• fluxo de massa: através da entrada da água na planta;

• difusão: de área mais concentrada no solo para menos concentrada, próxima à raiz (rizosfera), onde o fluxo de absorção é maior. No entanto, cada elemento tem sua velocidade de difusão, o que é função, basicamente, do seu grau de interação com as forças atrativas ou repulsivas do solo, altamente dependente do seu pH.

Tabela 4 – Nutrientes essenciais absorvidos no solo pelas plantas e espécies químicas preferencialmente absorvidas

IMPORTÂNCIA ELEMENTO _ABSORVÍVEIS FORMAS

Macronutrientes primários Nitrogênio (N) NO3- e NH4+ Fósforo (P) H2PO4- e HPO42- Potássio (K) K+ Macronutrientes secundários Cálcio (Ca) Ca2+ Magnésio (Mg) Mg2+ Enxofre (S) SO42- Micronutrientes ou elementos traço Ferro (Fe) Fe2+ Manganês (Mn) Mn2+ Cobre (Cu) Cu2+ Zinco (Zn) Zn2+

Molibdênio (Mo) MoO42-

Cloro (Cl) Cl-

Boro (B) H2BO3

Níquel (Ni) Ni+

Fonte: (Malavolta et. al., 1989; Dechen e Nachigall, 2006; Kirkby e Romheld, 2007) citados por Pérez (2010)

Conforme Malavolta (2006), citado por Ribeiro e Vilela (2007), o nitrogênio é responsável por 5% da composição da matéria orgânica do solo (MO). Destes, cerca de 98% ocorrem na forma orgânica e somente 2% encontram-se na forma mineral. Não se deve esquecer a presença de formas gasosas (N2 do ar do solo e dos óxidos

de nitrogênio). Os compostos nitrogenados são mineralizados pelos microrganismos do solo, disponibilizando-os para as plantas. A multiplicação e a atividade dos microrganismos que decompõem os restos vegetais e animais, transformando-os em MO, exigem a assimilação de N mineral em protoplasma microbiano. O nitrogênio pode ser adicionado ao solo como fertilizante mineral, restos orgânicos, águas das chuvas (que arrastam o N da atmosfera combinado com oxigênio) e pela fixação biológica. Pela decomposição do nitrato, do nitrito e a volatilização da amônia, parte do N fixado volta à atmosfera de onde veio, fechando o ciclo. Além da remoção pelas culturas, o nitrogênio pode ser perdido por lixiviação, volatilização (especialmente em condições de anaerobiose, como em solos encharcados) e erosão.

Trabalhos apresentados por Van Raij (1991), citados por Ribeiro e Vilela (2007), mostraram que o nitrogênio é o nutriente que mais se perde por erosão De todo o nitrogênio perdido por lixiviação, cerca de 9% encontram-se na forma de nitrato. Isso se deve a sua alta solubilidade na água e ao fato de possuir cargas negativas, ou seja, mesma carga do complexo de troca.

A absorção de N via radicular ocorre em ordem decrescente de preferência, nas formas de aminoácidos (A), amidas, uréia, NH4+ e NO3-, sendo que as formas de

NH4+ e NO3- dependem da mineralização6 da matéria orgânica e do pH do solo, pois

se o pH é ácido há o predomínio de NH4+ , e se o pH tende à neutralidade, temos o

NO3-.

O fósforo entra no sistema do solo através de resíduos vegetais e animais ou por fertilizantes. Os resíduos liberam o P para o solo ao sofrerem mineralização e os fertilizantes disponibilizam-no diretamente para a planta. O P pode ser perdido por lixiviação (pouco significante), mas principalmente pela erosão, ocorrendo assim a sua saída do sistema solo-planta (RIBEIRO; VILELA, 2007).

O K entra no sistema do solo através de resíduos vegetais e animais (adubação orgânica) e via fertilizantes minerais. Esse K adicionado pode ser perdido por lixiviação (RIBEIRO; VILELA, 2007). Segundo Van Raij (1991), as plantas possuem a tendência de assimilar K em quantidades que excedem suas necessidades quando há grande disponibilidade de K (“consumo supérfluo” ou “de luxo”), pois sua absorção em excesso não aumenta o rendimento das culturas.

Como pode ser observado, pH mais elevados (próximos de 7,0) indicam maior percentual de assimilação de N, P, K, S, Ca e Mg pelas plantas (tabela 5).

Tabela 5 – estimativa de variação percentual da assimilação dos principais nutrientes pelas plantas em função do pH do solo

ELEMENTOS _{4,5 5,0 5,5} PH _{6,0 6,5 7,0} N 20 50 75 100 100 100 P 30 32 40 50 100 100 K 30 35 70 90 100 100 S 40 80 100 100 100 100 Ca 20 40 50 67 83 100 Mg 20 40 50 70 80 100 Médias 26,7 46,2 64,2 79,5 93,8 100

Fonte: Alcarde et al (1998) apud Pérez (2010)

Segundo Lopes (1937), citado por Ribeiro e Vilela (2007), os macronutrientes primários geralmente tornam-se deficientes no solo antes dos demais, devido a maior utilização desses nutrientes pela planta. Dessa forma, espera-se que uma floresta tenha um efeito na absorção de poluentes ricos em N, P e K, principalmente.

Pode-se constatar que a absorção de nutrientes pela planta através da difusão é altamente dependente da concentração do nutriente no solo. Por fluxo de massa, essa absorção é altamente dependente da umidade; e a absorção por interceptação radicular é dependente do contato direto do nutriente com a raiz,

6 _{Mineralização é o processo de transformação de material orgânico em mineral, que é a forma} absorvível pelas plantas.

aumentado com a associação de fungos micorrízicos (que aumentam essa área de contato).

A raíz da planta absorve oxigênio e expira gás carbônico. Gás carbônico não é tóxico à raiz em concentrações menores que 3%. As condições anaeróbias criadas em área encharcada – ou com atividade microbiológica elevada pelo consumo excessivo de oxigênio – afetam o desenvolvimento das plantas. Dessa forma, plantas que sempre vivem em ambiente anaeróbio, como em áreas alagadas, possuem sistema específico de ventilação que transporta oxigênio das folhas à raiz ou podem absorver oxigênio do solo em forma dissolvida na água (PRIMAVESI, 1981).

Considerando esses fatores, pode-se dizer que os ecossistemas ciliares têm características muito particulares na absorção dos nutrientes pela planta devido à presença de áreas com elevada umidade do solo. A redução dessa umidade, na medida em que se distancia do canal de defluxo, permite que se desenvolva, ainda em área ciliar, uma grande diversidade de espécies florestais e, consequentemente, animais (ou vice-versa).

A mata ciliar pode absorver nutrientes carreados pela água da chuva, mas também os nutrientes que são lixiviados e chegam às áreas ciliares através do escoamento de base.