Transferência do 13C de frações bioquímicas de plantas de eucalipto para a matéria orgânica do solo

Abstract

A decomposição de resíduos vegetais e a formação da matéria orgânica do solo (MOS) sãos influenciadas pela sua composição bioquímica, a qual está relacionada à concentração relativa de compostos solúveis em água, celulose, lignina e lipídios. Dessa forma, o efeito da qualidade química dos resíduos vegetais na formação da MOS precisa ser estudado mais detalhadamente. Nesse sentido, no presente estudo, avaliou-se a decomposição e a transferência de 13 C de frações quimicamente distintas de resíduos de eucalipto para as frações matéria orgânica particulada e aquela associada aos minerais. Conduziu-se um experimento de incubação sob condições controladas, com quatro frações quimicamente distintas extraídas sequencialmente, dentre elas: HWE – Extrativos em água quente (compostos metabólicos); TSE - extrativos totais em solvente (lipídios livres), CF-fração celulósica (principalmente celulose e hemicelulose), e AUR- resíduo não hidrolisável em ácido (a maior parte da lignina e lipídios); proveniente de resíduos vegetais dos componentes de planta (folha, galho, casca e raiz). Ao final do período de incubação, uma sub-amostra do solo foi separada e a MOS fisicamente fracionada usando um método combinado de tamanho e densidade, o que permitiu separar a fração leve não complexada da matéria orgânica pesada por meio da diferença de densidade, e, em seguida, a matéria orgânica particulada daquela fração associada aos minerais (silte + argila) por tamanho. O conteúdo total de C e a abundância relativa de 13 C (δ 13 C) de cada fração da matéria orgânica do solo foram medidos em Espectrômetro de Massa de Razão Isotópica (IRMS). Com o presente estudo foi possível observar que nem todas as frações do material vegetal que são facilmente decompostas são igualmente eficientes em formar associações organo- minerais. Mesmo materiais relativamente mais resistentes à decomposição, tais como lignina e lipídios, foram precursores eficazes da fração mais estável da matéria orgânica, a fração associada ao silte e a argila (MOAM). Nossos resultados levaram a rejeitar nossa hipótese inicial de que materiais vegetais lábeis, metabólicos ou estruturais, são mais eficazes na formação da MOAM Os resultados obtidos também não são compatíveis com as tendências de estudos mais recentes segundo os quais os compostos mais lábeis contribuem mais para a formação da fração da MOS associada aos minerais ao passo que os compostos mais recalcitrantes são mineralizados ou contribuem mais para a formação da fração particulada da MOS.

The decomposition of plant litter and the formation of soil organic matter (SOM) are largely affected by its biochemical composition, which is dependent on the relative concentrations of water-soluble compounds, cellulose, lignin and lipids. Thus, the effect of plant litter composition on SOM formation needs to be studied in more detail. In the present study, the decomposition and 13 C transfer from chemically distinct labelled litter fractions to the particulate (POM) and mineral associated organic matter (MOAM) fractions were evaluated. An incubation experiment was carried out under controlled conditions with four chemically distinct, sequentially extracted litter fractions, namely: HWE-hot water extractable (metabolic compounds); TSE-total solvent extractable (free lipids), CF-cellulosic fraction (mostly cellulose and hemicellulose), and AUR- acid unhydrolysable residue (mostly lignin and lipids); from four plant litter components (leaves, twigs, bark and roots). At the end of the incubation period, a soil subsample was taken and the SOM was physically fractionated using a size-density combined method, which allowed us to separate the uncomplexed light fraction from the heavy organic matter by density, and then sand (POM) from silt + clay associated organic matter (MOAM) by size. The total content of C and the relative abundance of 13 C (δ 13 C) of each soil organic matter fraction were measured in a continuous flow Isotope Ratio Mass Spectrometer (IRMS). The results of the current study indicate that not all litter fractions that are easily decomposed are equally effective at promoting the formation of organic-mineral associations. Even materials relatively more resistant to decomposition, such as lignin and lipids, were effective precursors for the more stable silt and clay mineral-bound SOM fraction (MAOM). Our findings led us do refuse our initial hypothesis that microbial labile, whether metabolic or structural, litter fractions are more effective at promoting MAOM formation. They also do not support the more recent propositions that mineral-bond SOM is mainly dependent on labile compounds in metabolic fractions and that recalcitrant materials are mineralized or contribute mostly for the particulate organic matter.