BONAGAMBA, T. J.

COLNAGO, L. A.

MARTIN NETO, L.

MIYAZAWA, M.

PANEPUCCI, H. C.

VIEIRA, E. M.

Portuguese

Infoteca-e

N” 08, dez/96, p.1-5USO DE RESSON´NCIA MAGNÉTICA NUCLEAR NA CARACTERIZA˙ˆODE `CIDOS HÚMICOS DE SOLOS SOB DIFERENTES MANEJOSLadislau Martin Neto1Luiz Alberto Colnago2Tito J. Bonagamba3HorÆcio C. Panepucci3Eni M. Vieira4MÆrio Miyazawa5Passaram-se mais de trinta anos desde que a primeira aplicaçªo de RessonânciaMagnØtica Nuclear (RMN) em matØria orgânica (m.o.) solo foi publicada por Barton &Schnitzer, 1963, na qual usaram 1H RMN em um Æcido hœmico metilado. Em recenterevisªo Preston, 1996 fez um balanço sobre os principais resultados obtidos porRMN com base, principalmente, nos nœcleos de 1H, 13C, 15N e 31P, em experimentoscom amostras sólidas e em soluçªo. A constataçªo Ø que a RMN permitiu um avançosignificativo de todas as Æreas de pesquisa da m.o. do solo, incluindo identificaçªode mecanismos de decomposiçªo, efeitos de cultivo, caracterizaçªo de formasorgânicas de N e P e interaçªo da m.o. com xenobióticos e metais. Apesar dosavanços Preston, 1996 considera que a RMN permanece subutilizada e que asaplicaçıes sªo muito prejudicadas, principalmente, pela falta de equipamentos, deespecialistas de RMN em m.o. e oportunidades para treinamento de pesquisadores.No Brasil essas limitaçıes sªo acentuadas o que pode explicar que somenterecentemente os primeiros experimentos sistematizados de RMN em substânciashœmicas da m.o. estªo sendo executados. Assim hÆ um longo caminho a ser percorridoe acreditamos ser fundamental o seguinte: envolvimento de um maior nœmero deespecialistas de espectroscopia de RMN para estudos da m.o.; atuando deforma  integrada  com  cientistas  de  solo e de meio ambiente;  disponibilizaçªo de1 Físico, Ph.D. -  EMBRAPA/CNPDIA, Caixa Postal: 741, 13560-970  Sªo Carlos/SP.2 Bioquímico, Ph.D. -  EMBRAPA/CNPDIA, Caixa Postal: 741, 13560-970  Sªo Carlos/SP.3 Físico, Ph.D. - USP/IFSC, Caixa Postal: 369, 13560-970  Sªo Carlos/SP.4 Química, Ph.D. - USP/IQSC,Caixa Postal: 780, 13560-970  Sªo Carlos/SP.5 Químico, Ph.D. - IAPAR/Londrina,Caixa Postal: 1331, 86001-970  Londrina/PR.PA/08, CNPDIA, dez/96, p.2espectrômetros de RMN para uso em pesquisas de m.o. e a formaçªo de recursoshumanos na Ærea em programas de pós-graduaçªo e treinamento de curta duraçªo.Dentre os efeitos observados na degradaçªo do solo Ø de particular importânciae complexidade as alteraçıes associadas a m.o.. Geralmente constata-se uma reduçªono conteœdo total de Æreas desmatadas para o cultivo. Resultados recentes na literaturainternacional tem identificado tambØm mudanças qualitativas na m.o., como a reduçªona proporçªo Æcido hœmico (AH)/Æcido fœlvico (AF), e tambØm alteraçıes nacomposiçªo e propriedades dessas substâncias (Rosell et al, 1989; Schulten et al,1990).A matØria orgânica Ø constituída basicamente por dois tipos de substâncias, ashœmicas, como Æcido hœmico, Æcido fœlvico e humina, e nªo hœmicas, como proteínas,aminoÆcidos, polissacarídeos, Æcidos orgânicos de baixo peso molecular, ceras eoutros. As substâncias nªo hœmicas tŒm características físicas e químicas definidase sªo geralmente atacadas por microorganismos tendo, normalmente, curto tempode vida nos solos e sedimentos. Por sua vez, as substâncias hœmicas sªo os maioresconstituintes de solos e sedimentos ocorrendo em praticamente todos os sítiosaquÆticos e terrestres. Surgem de degradaçıes de resíduos de plantas e animais e deatividades sintØticas de microorganismos e tem longo tempo de permanŒncia nosolo, com centenas ou atØ milhares de anos.As substâncias hœmicas sªo geralmente divididas em trŒs fraçıes principais:Æcido hœmico (AH), que Ø solœvel em extrato alcalino mas precipita-se sob acidificaçªo;Æcido fœlvico (AF), que Ø a fraçªo que permanece em soluçªo quando o extratoalcalino Ø acidificado, e humina que Ø a fraçªo que nªo pode ser extraída de solos esedimentos por diluiçªo Æcida ou bÆsica. Cada uma dessas fraçıes pode serconsiderada como sendo formada de uma sØrie de molØculas de tamanhos diferentes,sendo que a maioria delas nªo possui a mesma configuraçªo estrutural ou gruposreativos na mesma posiçªo. A proposta de uma estrutura bÆsica para as substânciashœmicas tem sido objeto de vÆrias investigaçıes, sem que se tenha obtido umaconfiguraçªo definitiva bem aceita.Citando somente algumas propriedades das substâncias hœmicas temos: altacapacidade de retençªo de Ægua, com importante papel regulador para evitar processoserosivos, bem como para armazenamento dessa substância vital para as culturas; aalta capacidade de troca catiônica (CTC), sendo, que na maioria das situaçıes Ø aprincipal reguladora da CTC do solo; na combinaçªo com argilas forma agregadosque facilitam a aeraçªo e estruturam o solo; a formaçªo de complexos com macroe micronutrientes que influencia a disponibilidade destes para as plantas; e as reaçıescom pesticidas e metais como chumbo e alumínio, etc. (Schnitzer & Khan, 1978).Adicionalmente em resultado muito recente publicado em Agosto/96 na revista Nature(Lovley et al., 1996) foi mostrado que as substâncias hœmicas podem atuar comoreceptores de elØtrons na respiraçªo microbiana em algumas situaçıes .Neste trabalho avaliou-se as propriedades de Æcidos hœmicos, usando a tØcnicade RMN de 13C, de Æreas de cultivo de um latossolo roxo submetidos a diferentesmanejos, plantio direto, manejo convencional, e uma Ærea de floresta para comparaçªo.As amostras foram coletadas de um latossolo roxo distrófico, da EstaçªoExperimental do IAPAR em Londrina/PR, em Æreas de diferentes manejos (plantiodireto e manejo convencional) e rotaçªo de culturas (soja-trigo e milho-trigo),estabelecidas  hÆ  onze  anos,  e  tambØm  de  uma  Ærea  de  mata  virgem. ForamPA/08, CNPDIA, dez/96, p.3retiradas amostras de trŒs profundidades 0-5, 5-10 e 10-20 cm. A extraçªo dosÆcidos hœmicos foi feita segundo metodologia baseada em característica desolubilidade no Laboratório de Radioquímica e Química Ambiental do IQSC, USP, emSªo Carlos/SP.Medidas de RMN de 13C, em estado sólido, de amostras de Æcido hœmicosforam feitas usando um espectrômetro de 2 Tesla, com a tØcnica de polarizaçªocruzada, com tempo de contato: 1 e 2 ms; tempo de repetiçªo: 1 s; rotaçªo daamostra em torno do ângulo mÆgico: 3 KHz, e desacoplamento em alta potŒncia.Este equipamento pertence ao Laboratório de Ressonância MagnØtica do IFSC-USP/Sªo Carlos/SP.Na Figura 1 sªo apresentados espectros de RMN de 13C de Æcidos hœmicos desolos sob manejo convencional e plantio direto, obtidas da camada superficial (0-5cm) do solo, da Ærea sob rotaçªo de culturas milho-trigo. Os sinais de carbonoobservados sªo atribuídos aos seguintes grupos (MacCarthy et al.,1990): 0-39 ppm- alifÆticos (alcanos + Æcidos fÆticos); 40-60 ppm - proteína, peptídeo, aminoÆcido emetoxi; 61-105 - carboidratos; 106-165 ppm - grupos aromÆticos, sendo queparticularmente entre 1560-165 ppm sªo grupos fenólicos; 170-190 ppm - gruposcarboxila. As seguintes expressıes foram utilizadas para a quantificaçªo do percentualrelativo dos carbonos aromÆticos e alifÆticos:Alifaticidade (%) : Valor da Integral de 0-105 ppm      Valor da Integral 0-165 ppmAromaticidade (%): Valor da Integral de 106-165 ppmValor da Integral de 0-165 ppmNa Tabela 1 sªo apresentados os dados obtidos por RMN de 13C. Os resultadosobtidos sªo coerentes com dados da literatura internacional (MacCarthy et al., 1990;Preston et al., 1996). As principais observaçıes foram as seguintes: identificou-seum maior percentual de grupos aromÆticos (associados com maior grau de humificaçªodos AH) na camada superficial  (0-5 cm) de Æreas de plantio direto comparado comas de manejo convencional; para a Ærea de mata virgem observou-se um aumentobem definido do grau de aromaticidade com a profundidade (atØ 20 cm), o que nªoocorreu para as Æreas cultivadas tanto no plantio direto quanto no manejo convencional.O aumento da aromaticidade com aumento da profundidade para a Ærea demata virgem Ø coerente com dados da literatura obtidos com ressonânciaparamagnØtica eletrônica (Tam et al., 1991). O valor mais elevado de aromaticidadedos Æcidos hœmicos para os dois manejos e o fato de nªo haver um aumento bemdefinido nos solos cultivados indica que o manejo altera a distribuiçªo e acelera ahumificaçªo de componentes da matØria orgânica. Por sua vez o maior percentual degrupos aromÆticos para o AH do plantio direto, comparado com o manejo convencional,na regiªo superficial (0-5 cm) sugerem que nesse latossolo roxo após onze anos decultivo houve uma reduçªo no grau de humificaçªo do Æcido hœmico do manejoconvencional nessa camada. Este resultado Ø coerente com observaçªo de Schultenet al., 1990 que verificaram uma diminuiçªo no grau de aromaticidade, detectadopor RMN, em Æreas submetidas a intenso cultivo.PA/08, CNPDIA, dez/96, p.4Figura 1 - Espectros de RMN 13C de Æcidos hœmicos da camada superficial (0-5cm)de um latossolo roxo, sob os seguintes manejos: a) manejo convencional; b) plantiodireto.Tabela 1 - Dados de RMN de 13C mostrando o grau de aromaticidade de Æcidoshœmicos (AH) e conteœdo total de carbono (COT) de um latossolo roxo submetido adiferentes manejos.Manejo/Profundidade (cm) Aromaticidade (%) COT solo (%)Conv./0-5PD/0-5MV/0-52533181,441,932,11Conv./5-10PD/5-10MV/5-103535241,451,731,38Conv./10-20PD/10-20MV/10-203533311,461,561,38Conv. - Manejo Convencional; PD - plantio direto; MV - mata virgemppmppmPA/08, CNPDIA, dez/96, p.5ReferŒncias BibliogrÆficasBARTON, D.H.R.; SCHNITZER, M.  A new experimental approach to the humic acidproblem. Nature, London, v.198, p.217-218, 1963.LOVLEY, D., COATES, J.D.; BLUNT-HARRIS, E.L.; PHILLIPS, E.J.P.; WOODWARD,J.  Humic substances as electron acceptors for microbial respiration. Nature,London, v.382, p.445-448, 1996.MCCARTHY, P.; CLAPP, C.E.; MALCOLM, R.L.; BLOOM, P.R.  Humic substances insoil and crop science: selected readings. Madison: American Society of Agronomy,1990.PRESTON, C.M.  Applications of NMR to soil organic matter analysis: history andprospects. Soil Science, Baltimore, v.161, n.3, p.144-166, 1996.ROSSEL, R.A.; ANDRIULO, A.E.; SCHNITZER, M.; CRESPO, M.B.; MIGLIERINA, A.M.Humic acids properties of an Argiudoll soil under two tillage systems. Science ofthe Total Environment, Amsterdam, v.81/82, p.391-400, 1989.SCHNITZER M.; KHAN, S.U.  Soil organic matter. Amsterdam: Elsevier, 1978.SCHULTEN, H.R.; HEMPLING, R.; HAIDER, K.; GRÖBLINGHOFF, F.F; LÜDEMANN,H.D.; FÜND, R.  Characterization of cultivation effects on soil organic matter.Zeitschrift fuer Pflanzenernäehrung und Bodenkunde, Weinheim, v.153, p.97-105,1990.

Uso de ressonância magnética nuclear na caracterização de ácidos húmicos de solos sob diferentes manejos.

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Uso de ressonância magnética nuclear na caracterização de ácidos húmicos de solos sob diferentes manejos.

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