Aspectos técnicos a serem compreendidos
Considerando que um hectare de girassol, por exemplo, consome anualmente 12 mil kg de CO2, utilizados na fotossíntese para a formação da matéria orgânica, compreendemos melhor a sua importância.
O teor do ar em CO2 é, porém, somente de 0,03% (600 kg/ha), quer dizer, completamente insuficiente para suprir tal exigência. A planta depende, portanto, do CO2 da terra, produzido pelos microrganismos.
Os microrganismos produzem tanto CO2 quanto uma cultura agrícola necessita. Podemos calcular que o teor em matéria orgânica dos 15 cm superiores da terra é aproximadamente 2 a 4%; um hectare contém 40 mil a 80 mil kg de substâncias orgânicas. Como o seu teor de carbono é de 58%, podemos concluir que a produção de CO2 por ano e hectare pode ser entre 20 mil a 44 mil kg, caso fosse igual em todos os meses. Em terras de invernadas, o teor em matéria orgânica sobe até 10%, enquanto em terras arenosas decai para 1%. A produção de gás carbônico acompanha essa oscilação.
Apurou-se que, sob condições favoráveis, 1 kg de terra expira 5 a 30 mg de gás carbônico em 24 horas. Pesquisas recentes sobre a evolução de C para a atmosfera, proveniente da ação microbiana dos solos tropicais, indicam valores de até 60-70 mg/kg de solo/dia, a depender das condições do clima, do manejo e, sobretudo, da quantidade de microrganismos no solo.
Compreendemos agora por que, em clima tropical e subtropical, as terras se esgotam mais depressa do que no clima temperado. Neste, a produção de CO2 é limitada aos meses quentes, quer dizer, praticamente limitada a 4 meses. Nas zonas tropicais e subtropicais temos 8 meses de intensa atividade e 4 meses com reduzida atividade microbiana. Se a matéria orgânica do solo não for restituída, ela se esgota no clima moderado em 10 anos e no clima tropical em 4 anos.
Segundo Starkey (1924, 1931), a produção de gás carbônico pode constituir um fator limitante à produção agrícola e, de fato, o constitui em nossas terras. Mas vemos, também, que a produção desse gás, essencial para a fotossíntese das plantas, depende tanto da matéria orgânica do solo, quanto dos micróbios que a decompõem, soltando CO2 como um dos produtos finais de seu metabolismo.
A produção de CO2 se regula, automaticamente, na terra. Ela aumenta por tanto tempo até o teor de oxigênio se tornar tão baixo que as condições de vida na terra se assemelham aos anaeróbios. Ali, os microrganismos se convertem em esporos. Cessando a atividade deles, baixa o teor em CO2 e sobe o de O2; a vida começa de novo (Russell, 1961).
Por difusão, o gás carbônico sai da terra. Isso naturalmente depende muito da sua estrutura física. O maior teor de CO2 pode-se verificar em terras de horta bem estrumadas, assim como em invernadas e culturas de trifólio: o menor em pastos permanentes.
A formação de CO2 na terra ocorre:
a) pela atividade microbiana,
b) pela respiração radicular.
A respiração de CO2 do solo é maior em florestas polífitas do que em florestas de pinho ou eucalipto.
Em 15 cm de profundidade constatamos a máxima produção de CO2. Um solo do clima temperado respira anualmente entre 4 a 24 mil kg de CO2 (1m3 de CO2 = 1,96 kg)
Fontes de CO2:
1. São especialmente:
a) carboidratos, b) proteínas e aminas, c) lipídios.
2. Estrume, adubação verde, palha, ou seja, matéria orgânica que se usa como adubo.
3. Respiração radicular. Na decomposição de hemicelulose, açúcares e amido, por fungos e bactérias aeróbias, mais de 50% e até 80% do carbono (58% da substância orgânica é carbono) é liberado como CO2. A massa verde decompõe-se muito mais rápido que o material orgânico seco e produz muito mais CO2. A quantidade de CO2 produzido depende, porém, tanto dos organismos que decompõem a matéria orgânica, como das condições do solo. A decomposição de proteínas em NH3 e CO2 é feita principalmente pelo Bacilo micoides. A relação entre proteínas: NH3 : CO2 = 1 : 8 : 9.
Especial significação possui a produção de CO2 a partir de celulose e pectinas. A fermentação anaeróbia de celulose produz CH4 e H.
Os bacilos aeróbios decompõem a celulose do solo em presença de nitratos, usando-os como fonte de oxigênio, porém, somente quando a reação do solo for de neutra para alcalina. São eles: Bacteria cellulomonas, bactérias termófilas, micobactérias e actinomicetos. Num meio ácido, esta decomposição é feita por fungos, como Botrytis, Aspergillus niger, Trichoderma, Penicillium etc.
As bactérias heterótrofas excretam CO2, enquanto as autótrofas segregam produtos inorgânicos de oxidação.
FORMAÇÃO DE METANO E HIDROGÊNIO
Em terras de cultura, bem arejadas, a formação de metano é mínima; porém, em terras de arroz irrigadas por inundação e em pastos úmidos, esta formação é mais forte.
A formação de metano e hidrogênio, apesar de existir também em quantidade mínima em terras de cultura normais, praticamente, nunca pode ser constatada aqui, porque estes são prontamente absorvidos por bactérias hidrogenomonas e bactérias metanomonas que os oxidam.
Especialmente a bactéria Metanomona metanica, absorve metano (CH4) e produz gás carbônico e água. Esta bactéria é um flagelado muito móvel, apesar de seu tamanho ser de somente 1,5 a 2 micrômetros. Em terras úmidas e encharcadas, porém, sob condições anaeróbias, forma-se metano em grande quantidade, sendo altamente venenoso para os vegetais. Também o monóxido de carbono (CO), que, às vezes, se forma pela adubação, é prontamente absorvido pela bactéria Carboxydomona oligacarbofila, da família das nitrobactérias, que o oxida para CO2. Seu “optimum” de temperatura é 25 °C.
A decomposição de matéria orgânica sob condições anaeróbias é muito lenta e libera pouca energia. Enquanto uma molécula de açúcar na sua oxidação libera 690 calorias, na sua conversão para metano libera somente 50 calorias. Assim, os organismos anaeróbios necessitam muito mais matéria orgânica para obter a sua energia do que os aeróbios.
A fertilidade do solo depende, em parte, da fração orgânica do solo, cuja decomposição e mineralização são feitas por microrganismos.
De magna importância para os microrganismos é a humina, oriunda principalmente da lignina, que é uma fonte de energia (C). Transformam-na parcialmente em ácidos húmicos.