A biomassa microbiana do solo exerce importante papel, pois atua principalmente na decomposição, mineralização e ciclagem de nutrientes e, por isso, é considerado um excelente indicador biológico da qualidade do solo (DORAN; LINN, 1994; RAVINDRAN; YANG, 2015). Em decorrência da atividade biológica, o solo passa a conter, proveniente da matéria orgânica, dois importantes elementos não existentes no material de origem do solo: carbono e nitrogênio. No entanto, de acordo com Castilhos (2006), os microrganismos que efetuam a degradação e mineralização da matéria orgânica competem pelos mesmos nutrientes com as plantas, em suas funções enzimáticas, imobilizando em sua biomassa parte dos nutrientes essenciais. Logo, parte do carbono encontrado no solo é utilizado no crescimento celular das bactérias (energia), enquanto parte do nitrogênio é aproveitado na síntese de proteínas para estrutura celular destes microrganismos (EPSTEIN, 1997).
A mineralização consiste no processo de conversão biológica do N ligado organicamente em proteínas, amino-açúcares e ácidos nucléicos, em N inorgânico (HUTCHISON; WALWORTH, 2007), e acontece de forma rápida em solos com alto teor de matéria orgânica dependendo dos fatores climáticos, físicos e biológicos (ANDREOLI, 2001). Já a imobilização é a retenção, na biomassa microbiana, do N inorgânico liberado ao solo pelo processo de mineralização (HUTCHISON; WALWORTH, 2007). Os processos de mineralização e imobilização de N são simultâneos e opostos no solo, onde, a dinâmica e intensidade relativa destes, depende da quantidade de N mineral no solo. O balanço líquido entre a mineralização e a imobilização é controlado por fatores ambientais como temperatura e umidade do solo; fatores físicos do solo como textura; fatores químicos como o pH e a disponibilidade de N inorgânico; parâmetros da qualidade do resíduo que está sendo
decomposto, tal como predominância de frações facilmente decomponíveis e/ou recalcitrantes e a relação C/N do solo (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006).
A relação C/N é um importante parâmetro, pois revela informações relacionadas com a taxa de decomposição, estoque de carbono e nitrogênio no solo e estabilidade estrutural do solo (FUENTES et al., 2009). De acordo com Camargo et al. (2008) apesar do nitrogênio ocupar uma posição de destaque entre os elementos essenciais ao desenvolvimento das plantas, este se apresenta com baixa disponibilidade em ecossistema naturais, decorrente de que 95% ou mais do nitrogênio do solo encontra-se complexado na forma orgânica, sendo somente uma pequena parcela mineralizada pela microbiota do solo em amônia e nitrato. O processo de mineralização pela microbiota do solo desempenha um papel significativo no ciclo do nitrogênio, sendo responsável pela transformação do N-orgânico presente no tecido vegetal para formas inorgânicas simples prontamente disponíveis aos vegetais (CAMARGO et al., 2008).
De acordo com Resck et al. (2008), o efeito da vegetação na formação da MOS depende da “qualidade bioquímica” e quantidade da biomassa produzida, mas especificamente da alocação (aérea ou subterrânea) dos principais componentes que dão origem à MOS. Assim, é senso comum que resíduos de leguminosas ricos em N decompõem- se mais rápido e produzem húmus menos estáveis do que resíduos de gramíneas. Por outro lado, uma decomposição extremamente lenta de resíduos vegetais, mesmo em grande quantidades, pode causar perdas da MOS, principalmente na região semiárida, que é caracterizada por chuvas torrenciais e solos pouco profundos.
Materiais com alta relação C/N, como a palhada de algumas gramíneas, sofrem decomposição mais lenta (SILVA; RESCK, 1997), e essa baixa disponibilidade de N pode prejudicar o desenvolvimento da cultura posterior pela competição entre biomassa microbiana e raízes das plantas, como também pode contribuir com a conservação do carbono orgânico por mais tempo no solo. Isso porque o N presente nesse resíduo não é suficiente para que haja decomposição da palhada, tornando-se limitante, ocorrendo, então, a imobilização microbiana desse e de outros nutrientes no solo, o que, apesar de ser por um período curto, torna-os indisponíveis para as plantas (JENKINSON et al., 1990).
Para Siqueira e Franco (1988), quando a relação C/N situa-se entre 20 e 30, ocorre um equilíbrio entre os processos de mineralização e de imobilização do nitrogênio pelos microrganismos; quando atinge valores superiores a 30, a imobilização supera a mineralização. Valores altos para a relação C/N (caracterizando altas taxas de carbono e baixas taxas de nitrogênio), podem inibir o crescimento dos microrganismos que fazem a
degradação da matéria orgânica, uma vez que haverá falta de nitrogênio para a síntese proteica microbiana. Resíduos com alta relação C/N sofrem decomposição mais lenta, o que pode provocar imobilização de certos nutrientes, principalmente nitrogênio (ASSIS et al., 2003), reduzindo assim a disponibilidade de nutrientes para o crescimento e desenvolvimento dos vegetais.
Em contrapartida, baixas relações C/N tendem a acelerar as taxas de decomposição e a velocidade de mineralização, contribuindo para uma diminuição dos teores de carbono orgânico, a qual antecipa a predisposição do solo a maiores perdas de minerais por lixiviação e erosão. Tal comportamento é intensificado principalmente na região semiárida que é caracterizada por curtos períodos com chuvas torrenciais, o que pode levar a redução da matéria orgânica e de nutrientes, principalmente do nitrogênio, elemento de grande mobilidade ao longo do perfil do solo.
De acordo com Drumond et al., (2000), as espécies mais abundantes na maioria dos trabalhos realizados em área da caatinga pertencem as famílias das leguminosas (Caesalpinaceae, Mimosaceae, Fabaceae); Euphorbiaceae e Cactaceae. Como as leguminosas tendem a apresentar baixa relação C/N, pressupõem-se uma maior mineralização de nitrogênio por parte dessas espécies (CREWS; PEOPLES, 2005). Diversos fatores são relacionados com a decomposição dos resíduos vegetais adicionados ao solo, tais como: características edafoclimática, composição química dos resíduos e estratégias de manejo (MYERS et al., 1994). Esses autores afirmam que, sob as mesmas condições de clima e solo, a velocidade de decomposição dos resíduos e a liberação de nutrientes são afetadas por características químicas dos resíduos.
Materiais com baixa relação C/N (<25) e reduzidos teores de lignina e de polifenóis (resíduos de vegetação herbácea) apresentam rápida mineralização, fornecendo grandes quantidades de nutrientes para as culturas subsequentes. Já os materiais com elevada relação C/N (>25) e altos teores de lignina e polifenóis (resíduos lenhosos de vegetação arbustivo-arbórea) sofrem decomposição mais lenta, podendo formar uma cobertura morta estável e capaz de proteger o solo contra a erosão (MYERS et al., 1994). Em se tratando de leguminosas arbóreas, além das características supracitadas, seu sistema radicular pivotante permite a reciclagem dos nutrientes das camadas mais profundas do solo que são trazidos à superfície com a decomposição dos seus resíduos (SILVA, 2006).
No tocante as características edafoclimáticas, no geral a relação C/N é mais baixa em solos de regiões áridas, com pouca chuva, que aqueles de zonas úmidas, quando as condições de temperatura são semelhantes LUCHESE et al. (2002). Alves et al. (1999),
estudando a capacidade de mineralização de C e de N de 20 amostras de solos de Pernambuco (10 da zona úmida e 10 da semiárida), verificaram que na camada superficial, a relação C/N ficou em torno de 12:1, ademais concluíram que a mineralização foi maior na zona úmida quando compara com os solos da região semiárida. Logo, os solos da zona úmida tiveram uma matéria orgânica mais lábil que os da zona semiárida, tanto em relação a N quanto ao C, e os substratos mineralizados foram relativamente mais pobres em N na região semiárida.