O valor das substâncias húmicas no ciclo de vida do carbono das culturas: ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e muito mais

Por Larry Cooper, com Rita Abi-Ghanem, PhD As substâncias húmicas desempenham um papel importante na fertilidade do solo e na produtividade das culturas.
Este artigo apresenta uma visão geral básica do que são as substâncias húmicas, como elas são criadas e como funcionam.
Discute-se como adicionar conteúdo húmico ao solo da lavoura, incluindo o uso de produtos comerciais, como a linha Huma ^Gro® de ácidos orgânicos ricos em carbono. Todos que trabalham na agricultura conhecem o ciclo de vida básico das culturas: as plantas são semeadas, são nutridas e crescem, são colhidas e o que não é consumido é devolvido ao solo, onde é decomposto por meio de mineralização e por microrganismos para que possa ser usado para nutrir o próximo ciclo de culturas.
Esse cenário relativamente simples é criado por um intercâmbio maravilhosamente complexo de ações químicas, físicas e biológicas que os cientistas ainda estão se esforçando para entender completamente após 10.000 anos de agricultura prática.
Como tudo o mais neste planeta, a história das substâncias húmicas começa e termina com o carbono.
Toda a vida neste planeta é baseada em carbono: seres humanos, animais, plantas, insetos, microorganismos. O carbono é essencial para a construção de tudo o que é biológico e para mantê-lo alimentado e em condições de funcionamento.
As plantas retiram o carbono do ar (dióxido de carbono) e, por meio de uma série de reações, fundem o carbono com a energia da luz solar (fotossíntese) e o hidrogênio da água, criando, por fim, compostos orgânicos ricos em carbono, necessários às plantas em todas as suas vias metabólicas.
Uma característica muito importante do carbono como elemento é que ele tem uma capacidade única de se modificar e, por meio de extensões de grupos funcionais, combinar-se com muitos outros elementos para formar cadeias de carbono mais curtas e mais longas, anéis e compostos orgânicos complexos, conforme necessário nos processos. ¹

O que são substâncias húmicas?

Quando as plantas encerram seu ciclo de vida, seus componentes são decompostos com a ajuda da mineralização e de microrganismos e devolvidos ao solo como matéria orgânica.
Cerca de 70% da matéria orgânica do solo é húmus, uma variável complexa, de cor marrom a preta, de compostos que contêm carbono, cuja decomposição é lenta em condições naturais e pode persistir no solo por várias centenas de anos.
As substâncias húmicas que, por sua vez, compõem o húmus são complexos orgânicos de cadeia de carbono relativamente grandes, compostos de carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e enxofre.
Essas substâncias húmicas, que contribuem para a cor marrom ou preta dos solos superficiais, podem ser divididas em três categorias principais: humina, ácidos húmicos (HAs) e ácidos fúlvicos (FAs)^.2 (Veja a Fig. 1.)
Essas são categorias funcionais baseadas principalmente no tamanho molecular e em sua solubilidade em água ajustada a diferentes condições de pH^.3Huminas são moléculas muito grandes (peso molecular de 100.000 a 10.000.000 Da) que não são solúveis em água em nenhum nível de pH e, consequentemente, sua decomposição é muito lenta.
No solo, a humina melhora a estrutura, a capacidade de retenção de água e a estabilidade.
A humina também funciona como um sistema de troca catiônica que ajuda a capacidade do solo de armazenar nutrientes para as plantas. Ácidos húmicos têm um tamanho molecular menor do que as huminas (peso molecular de 50.000 a 100.000 Da, com 1.000 anéis de carbono) e são solúveis em água em condições alcalinas.
Como outros elementos se ligam prontamente às moléculas de ácido húmico em uma forma que pode ser facilmente absorvida por plantas e microrganismos, os ácidos húmicos funcionam como importantes sistemas de troca iônica e quelantes. Ácidos fúlvicos têm moléculas menores do que os ácidos húmicos (peso molecular de 5.000 a 10.000 Da, com centenas de anéis de carbono), são solúveis em água em todos os níveis de pH e têm um teor de oxigênio maior do que os ácidos húmicos.
Devido ao seu tamanho molecular relativamente pequeno, os ácidos fúlvicos podem entrar facilmente nas raízes, nos caules e nas folhas das plantas, transportando minerais residuais diretamente para os locais metabólicos nas células vegetais.
Figura 1.
Propriedades químicas das substâncias ^húmicas4 Humic S Conforme mencionado, essas três categorias de substâncias húmicas são, em grande parte, de natureza funcional: os cientistas têm tido dificuldade em classificá-las com base na estrutura física identificável (fórmulas químicas) porque as estruturas sempre variam dependendo da fonte orgânica original, das condições de decomposição e do estágio de decomposição.
Amostras diferentes de substâncias identificadas como ácidos húmicos, por exemplo, podem funcionar de forma bastante diferente no solo.

Benefícios das substâncias húmicas

A Humic Products Trade Association (Associação Comercial de Produtos Húmicos)
⁵ realizou uma revisão da literatura científica e aprovou três alegações primárias de rótulo para a aplicação agrícola de substâncias húmicas:

• Melhoria da massa e do crescimento das raízes
• Maior disponibilidade e absorção de nutrientes
• Maior rendimento e qualidade da colheita

Como esses benefícios são obtidos?
Discutiremos alguns desses mecanismos aqui:

• A presença de substâncias húmicas que contêm carbono no solo resulta em processos elétricos que fazem com que partículas muito pequenas do solo se atraiam umas às outras para criar uma estrutura de migalhas na camada superficial do solo, que tem espaços abertos que permitem a troca de gases com a atmosfera e uma melhor infiltração de água.
  Essa estrutura do solo resultante também aumenta a capacidade de retenção de água do solo, protegendo as plantas durante períodos de seca.
• A energia armazenada nas ligações de carbono das substâncias húmicas representa uma excelente fonte de alimento para os microrganismos do solo, que desempenham uma ampla gama de funções que contribuem para a saúde do solo e das plantas – desde a solubilização de minerais que estão presos no solo até a liberação de antibióticos que protegem as plantas contra pragas.
• As substâncias húmicas têm uma propriedade isolante que ajuda a estabilizar as temperaturas do solo e a diminuir a taxa de evaporação da água, o que protege as plantas durante os períodos de mudança de calor e frio.
• As substâncias húmicas também podem estabilizar ou inativar determinadas enzimas do solo liberadas por patógenos de plantas, tornando-as menos capazes de danificar as plantas.
• Além disso, as substâncias húmicas podem tamponar o pH do solo, tornando-o menos alcalino ou menos ácido.
  Isso faz com que os oligoelementos que podem ter ficado presos no solo devido às condições ácidas ou alcalinas se tornem disponíveis para as plantas como nutrientes.
• Outros benefícios para o solo são que as toxinas deixadas no solo por pesticidas podem ser degradadas ou inativadas pelos ácidos húmicos, e a adição de substâncias húmicas a solos com excesso de sal pode ajudar a reduzir a concentração de sal, tornando o solo mais adequado para o crescimento das plantas.
• As substâncias húmicas ajudam a regular a retenção e a liberação de nutrientes para as plantas.
  A maior capacidade de troca catiônica (CEC), que ocorre quando as substâncias húmicas estão presentes no solo, aumenta a capacidade do solo de reter nutrientes vegetais com carga positiva (por exemplo, ^NH4+, ^Mg2+, ^Ca2+ e ^Na+) e reduz o potencial de lixiviação.
  A CEC do solo também influencia as taxas de aplicação de cal e herbicidas necessárias para obter a máxima eficácia^.6
• Quando níveis adequados de substâncias húmicas estão presentes no solo, as plantas têm maior capacidade de absorver nitrogênio, fósforo e potássio, reduzindo as quantidades de fertilizantes N-P-K necessárias.
• A aplicação de ácidos húmicos ou fúlvicos às sementes acelera a germinação das sementes, melhora o desenvolvimento das raízes e ativa os pontos de crescimento das mudas.
• As substâncias húmicas influenciam os hormônios de crescimento das plantas e fornecem radicais livres às células vegetais, que têm efeitos positivos sobre a germinação das sementes, a iniciação das raízes e o crescimento das plantas em geral.
• Os ácidos húmicos e fúlvicos, embora não sejam fertilizantes propriamente ditos, são excelentes transportadores e ativadores de fertilizantes.
  Foi demonstrado que os fertilizantes foliares contendo ácidos húmicos ou fúlvicos são de 100% a 500% mais eficazes do que fertilizantes semelhantes aplicados ao solo^.2 As aplicações podem ser programadas para ativar o crescimento vegetativo, a floração, a frutificação ou o enchimento e o amadurecimento dos frutos.

Adição de substâncias húmicas ao solo

Maximizando as práticas agrícolas

Estima-se que, no meio-oeste dos Estados Unidos, a maioria dos solos convertidos de sistemas naturais para sistemas agrícolas tenha perdido de 30% a 50% do carbono orgânico original do solo.
⁷ As práticas agrícolas podem contribuir muito para manter ou aumentar a quantidade de matéria orgânica no solo.
O tipo de lavoura usada em um campo pode influenciar muito a quantidade de carbono perdida do solo.
Quanto mais profunda e agressiva for a lavoura, mais carbono será perdido na forma de dióxido de carbono.
Por exemplo, estima-se que a lavoura em faixas perca apenas 18% do carbono perdido com o arado de aiveca.
⁶ As rotações de culturas que incluem culturas de cobertura, gramíneas perenes e leguminosas têm um efeito positivo no conteúdo de carbono do solo e na biodiversidade do solo, especialmente quando aradas ou incorporadas ao solo como adubo verde.

Adição de produtos comerciais

Há várias versões comerciais de ácidos húmicos e fúlvicos disponíveis para uso agrícola; eles são vendidos como produtos granulares secos, produtos líquidos ou pós.
Geralmente são derivados de humatos, lignitos oxidados ou minério de leonardita.
No entanto, estudos demonstraram que a eficácia dos diversos produtos pode variar, dependendo da natureza dos materiais de origem usados e da maneira como são fabricados e processados^.8 O minério de leonardita é geralmente considerado uma das melhores fontes para a obtenção de substâncias húmicas.
Mais pesquisas precisam se concentrar na melhoria dos métodos para quantificar com precisão e confiabilidade os ácidos húmicos e fúlvicos em minérios e produtos brutos.

A história começa e termina com o carbono

Embora não seja citado com frequência na literatura sobre nutrição de culturas, o nutriente mais importante para as culturas depois da água é o carbono.
Um vídeo recente do ^USDA-NRCS9 cita o Dr. Kris Nichols, do Rodale Institute, dizendo que “o carbono é a moeda energética do solo”.
Se o solo da lavoura for deficiente em carbono, a produtividade da lavoura será prejudicada, mesmo com aplicações cada vez maiores de fertilizantes e herbicidas.
A saúde do solo em longo prazo pode ser muito melhorada por meio da lavoura adequada, do cultivo do solo, do gerenciamento de culturas e da adição de materiais orgânicos para a produção natural de substâncias húmicas.
Para uma solução de curto prazo, a aplicação de ácidos húmicos e fúlvicos no solo aumentará a saúde e a produção do solo e do microbioma.
Para um estímulo imediato a uma cultura já no campo, a aplicação foliar de nutrição líquida carregada de carbono em estágios específicos de crescimento proporcionará ao agricultor um controle preciso do rendimento e da qualidade da cultura.
Para obter mais informações ou uma consulta gratuita, entre em contato com a Huma ^Gro® em https://humagro.com/contact/ore ligue para 1-800-961-1220.
Você pode ver o catálogo completo de produtos Huma^Gro® on-line.
Este artigo foi publicado originalmente na edição de janeiro de 2017 da revista AgroPages . Leia o artigo completo aqui.

Referências

1. Jackson WA.
   (1993). Humic, Fulvic, and Microbial Balance: Organic Soil Conditioning (Condicionamento orgânico do solo).
   Jackson Research Center, Evergreen, Colorado.
2. Petit RE.
   (2002). Organic Matter, Humus, Humate, Humic Acid, Fulvic Acid and Humin: Their Importance in Soil Fertility and Plant Health (Sua importância na fertilidade do solo e na saúde das plantas), p. 1-24.
   Texas: A & M University.
   Disponível em http://www.humates.com/pdf/ORGANICMATTERPettit.pdf.
3. Sociedade Internacional de Substâncias Húmicas.
   Disponível em http://www.humicsubstances.org/.
4. Stevenson FJ.
   (1982). Humus Chemistry Genesis, Composition, Reactions (Química do húmus: gênese, composição e reações),Willey Interscience, Nova York.
5. Associação Comercial de Produtos Húmicos.
   Disponível em http://www.humictrade.org/.
6. Overstreet LF, DeLong-Hughes J. (2009). Tillage: The Importance of Soil Organic Matter in Cropping Systems of the Northern Great Plains.
   Extensão da Universidade de Minnesota.
   Disponível em http://www.extension.umn.edu/agriculture/tillage/importance-of-soil-organic-matter/.
7. Lal R. (2002).
   Soil carbon dynamics in cropland and rangeland (Dinâmica do carbono do solo em terras agrícolas e pastagens). Environmental Pollution, 116:353-362.
8. Seyedbagheri MM. (2015). 30 anos de pesquisa documentam a influência das substâncias húmicas na saúde do solo, no fertilizante e na eficiência do uso da água. Documento da Conferência, Conferência da Batata da Universidade de Idaho.
   Disponível em https://www.researchgate.net/publication/286928913_30_YEARS_OF_RESEARCH_DOCUMENTS_THE_INFLUENCE_OF_HUMIC_SUBSTANCES_ON_SOIL_HEALTH_FERTILIZER_AND_WATER-USE_EFFICIENCY
9. Série de vídeos do USDA-NRCS: Unlock the Secrets in the Soil, Capítulo 5, Keep a Live Root in the Soil (Mantenha uma raiz viva no solo), ou “A Radicle Idea” (Uma ideia de radícula).
   10 de junho de 2016.
   Disponível em https://youtu.be/qodG4MJeQvQ.