Caracterização das interações organo-minerais em terra preta de índio

Abstract

Resumo: Associações organo-minerais são consideradas fatores-chave na permanência da matéria orgânica do solo (MOS), mas informações sobre a atuação desse mecanismo na Terra Preta de Índio (TPI) ainda são escassas. Visto que esses solos antrópicos estão sendo assumidos nos últimos anos como um modelo de sustentabilidade, entender o processo de acumulação de matéria orgânica na TPI pode ser útil para o estabelecimento de estratégias que hoje em dia possam otimizar o sequestro de carbono. O objetivo do trabalho foi avaliar a contribuição relativa da associação organo-mineral frente ao mecanismo de recalcitrância química na estabilização da matéria orgânica em solos de TPI. Para isso, cinco solos de TPI foram comparados com cinco respectivos solos de referência na região Amazônica: (i) Lago Grande e (ii) Caldeirão em Iranduba-AM; (iii) Maguari em Belterra-PA; (iv) Teotônio e (v) Santa Paula em Porto Velho-RO. Análises para quantificação de carbono e nitrogênio no solo e nas suas frações físicas, e caracterização da associação organo-mineral através de extração química sequencial e microscopia eletrônica de transmissão e varredura de raios-X acoplada à espectroscopia de estrutura fina de absorção (STXM/NEXAFS) foram aplicadas na fração argila de ambos os solos. As TPIs apresentaram acúmulos médios de 31% de carbono e 44% de nitrogênio a mais que os solos referências. A fração silte da maioria dos sítios amazônicos de TPI apresentaram maiores acúmulos de carbono e nitrogênio, e também presença de estruturas aromáticas, indicando maior humificação e estabilidade da MOS. Entretanto, a fração argila da TPI teve acúmulos de 36% de carbono e 49% de nitrogênio superiores em relação ao solo referência, além de similaridade da relação C:N dessa fração em ambos os solos, indicando que a contribuição da estabilização da MOS por associação organo-mineral pode ter um papel primário em relação a recalcitrância química. A TPI apresentou extrações de ferro, alumínio, silício e a mineralogia da fração argila similar ao solo referência, porém, maior presença de carbono carboxílico, fenólico e O-alquil. A partir da extração sequencial foi possível criar um modelo da associação organo-mineral em TPI para melhor entender a dinâmica de acúmulo de carbono e a contribuição desse mecanismo na permanência de matéria orgânica nesses solos antrópicos. Palavras-chave: Carbono. Nitrogênio. Horizonte antrópico. Amazônia. Fração argila.

Abstract: Mineral-organic associations are considered key factors in the permanence of soil organic matter (SOM), but information about the performance of this mechanism in Amazonian Dark Earth (ADE) ("Terra Preta de Indio") is still scarce. Since these anthropic soils are being assumed in recent years as a model of sustainability, understanding the organic matter accumulation process in ADE migth be useful for establishing strategies that nowadays can optimize carbon sequestration. The aim of this study was to evaluate the relative contribution of the mineral-organic association to the chemical recalcitrance mechanism in the stabilization of organic matter in ADE soils. For this, five ADE's soils were compared with five respective reference soils in the Amazon region: (i) Lago Grande and (ii) Caldeirão in Iranduba-AM; (iii) Maguari in Belterra-PA; (iv) Teotônio and (v) Santa Paula in Porto Velho-RO. Analyzes for the quantification of carbon and nitrogen in the soil and its physical fractions, and characterization of the mineral-organic association through sequential chemical extraction and scanning transmission X-ray microscopy (STXM) coupled to near edge X-ray absorption fine structure spectroscopy (NEXAFS) were applied to the clay fraction of both soils. The ADEs presented average accumulations of 31% carbon and 44% nitrogen more than the reference soils. The silt fraction of most Amazonian sites showed higher accumulations of carbon and nitrogen, and also the presence of aromatic structures, indicating greater humification and stability of the SOM. However, the clay fraction of ADE had accumulations of 36% carbon and 49% nitrogen higher than the reference soil, in addition to the similarity of the C:N ratio of this fraction in both soils, indicating that the contribution of SOM stabilization by mineral-organic association may have a primary role in relation to chemical recalcitrance. The ADE presented extractions of iron, aluminum, silicon and the mineralogy of the clay fraction similar to the reference soil, however, a greater presence of carboxylic, phenolic and O-alkyl carbon. From the sequential extraction it was possible to create a model of the mineral-organic association in ADE to better understand the dynamics of carbon accumulation and the contribution of this mechanism in the permanence of organic matter in these anthropic soils. Keywords: Carbon. Nitrogen. Anthropic horizon. Amazon. Clay fraction.