no sistema internacional de classificação do solo, a base mundial de referência para os recursos do solo (WRB) Terra preta é chamada de Antrosol Pretico. O solo original mais comum antes transformado em terra preta é o Ferralsol. Terra preta tem um teor de carbono que varia de alto a muito alto (mais de 13-14% de matéria orgânica) em seu horizonte, mas sem características hidromorfas. Terra preta apresenta variantes importantes. Por exemplo, jardins próximos a moradias receberam mais nutrientes do que campos mais distantes. As variações nas terras escuras da Amazônia impedem claramente determinar se todas elas foram intencionalmente criadas para a melhoria do solo ou se as variantes mais leves são um subproduto da habitação.
a capacidade de Terra preta para aumentar o seu próprio volume—assim, para sequestrar mais carbono-foi documentada pela primeira vez pelo pedólogo William I. Woods da Universidade do Kansas. Este permanece o mistério central de terra preta.
os processos responsáveis pela formação dos solos de terra preta são::
- Incorporação de madeira, carvão vegetal
- Incorporação de matéria orgânica e de nutrientes
- Crescimento de microorganismos e animais no solo
Madeira charcoalEdit
A transformação da biomassa em carvão vegetal produz uma série de carvão vegetal derivados conhecido como pyrogenic ou preto de carbono, cuja composição varia de levemente tostados matéria orgânica, para as partículas de fuligem rica em grafite formado pela recomposição dos radicais livres. Todos os tipos de materiais carbonizados são chamados carvão. Por convenção, o carvão vegetal é considerado como qualquer matéria orgânica natural transformada termicamente ou por uma reação de desidratação com uma razão oxigênio/carbono (o/C) inferior a 60; valores menores foram sugeridos. Devido a possíveis interações com minerais e matéria orgânica do solo, é quase impossível identificar o carvão vegetal determinando apenas a proporção de o/C. A percentagem de hidrogênio/carbono ou marcadores moleculares, tais como ácido benzenepolicarboxílico, são usados como um segundo nível de identificação.
os povos indígenas adicionaram carvão de baixa temperatura aos solos pobres. Até 9% de carbono negro foi medido em terra preta (contra 0,5% nos solos circundantes). Outras medidas encontradas níveis de carbono 70 vezes maior do que em torno de ferralsols, com média aproximada de valores de 50 Mg/ha/m.
A estrutura química do carvão vegetal em solos de terra preta é caracterizada pela poli-aromáticos condensados grupos que fornecem prolongada biológicos e químicos estabilidade contra a degradação microbiana; ele também fornece, após a oxidação parcial, a mais alta de retenção de nutrientes. O carvão vegetal de baixa temperatura (mas não a partir de gramíneas ou materiais de alta celulose) tem uma camada interna de condensados biológicos de petróleo que as bactérias consomem, e é semelhante à celulose em seus efeitos no crescimento microbiano. Carbonizar a alta temperatura consome essa camada e traz pouco aumento na fertilidade do solo. A formação de estruturas aromáticas condensadas depende do método de fabricação do carvão vegetal. A oxidação lenta do carvão cria grupos carboxílicos; estes aumentam a capacidade de troca dos catiões do solo. O núcleo de partículas de carbono negro produzidas pela biomassa permanece aromático mesmo depois de milhares de anos e apresenta as características espectrais do carvão fresco. Em torno desse núcleo e na superfície das partículas de carbono negro são proporções mais elevadas de formas de carbonos carboxílicos e fenólicos espacialmente e estruturalmente distintos do núcleo da partícula. A análise dos grupos de moléculas fornece evidências tanto para a oxidação da própria partícula de carbono negro, como para a adsorção de carbono não-negro.Este carvão vegetal é, portanto, decisivo para a sustentabilidade da terra preta. A alteração do ferralsol com carvão de madeira aumenta grandemente a produtividade. Globalmente, as terras agrícolas perderam, em média, 50% do seu carbono devido ao cultivo intensivo e a outros danos de origem humana.
o carvão vegetal fresco deve ser “carregado” antes de poder funcionar como biótopo. Vários experimentos demonstram que o carvão vegetal não carregado pode trazer uma depleção provisória dos nutrientes disponíveis quando colocado no solo pela primeira vez, ou seja, até que seus poros se encham com nutrientes. Isto é superado por absorver o carvão vegetal por duas a quatro semanas em qualquer nutriente líquido (urina, chá de planta, etc.).
BiocharEdit
Biocarvão é o carvão vegetal produzido em temperaturas relativamente baixas, a partir de uma biomassa de madeira e folhas de plantas de materiais em um ambiente com muito baixo ou nenhum oxigênio. Observou-se que a alteração do solo com biochar aumenta a actividade dos fungos micorrízicos arbusculares. Testes de materiais de alta porosidade, como zeólito, carvão ativado e carvão vegetal mostram que o crescimento microbiano melhora substancialmente com carvão vegetal. Pode ser que pequenos pedaços de carvão migrem dentro do solo, proporcionando um habitat para bactérias que decompõem a biomassa na cobertura do solo superficial. Este processo pode ter um papel essencial na auto-propagação da terra preta; um ciclo virtuoso desenvolve-se à medida que o fungo se espalha do carvão vegetal, fixando carbono adicional, estabilizando o solo com glomalina e aumentando a disponibilidade de nutrientes para as plantas próximas. Muitos outros agentes contribuem, desde minhocas até humanos, bem como o processo de carbonização.
se biochar se tornar amplamente utilizado para a melhoria do solo, um efeito colateral produziria globalmente quantidades significativas de sequestração de carbono, ajudando a mediar o aquecimento global. “Os sistemas de gestão do solo Bio-char podem proporcionar uma redução negociável das emissões de C, E C sequestrado é facilmente responsável e verificável.”
Biochar é mostrado para aumentar a capacidade de troca de catiões do solo, levando a uma melhor absorção de nutrientes vegetais. Junto com isso, foi particularmente útil em solos ácidos tropicais, uma vez que é capaz de elevar o pH devido à sua natureza ligeiramente alcalina. Biochar mostra que, em relação a um solo, a produtividade do resíduo oxidado é particularmente estável, abundante e capaz de aumentar os níveis de fertilidade do solo.
a estabilidade de biochar em comparação com outras formas de carvão é devido à sua formação. O processo de queima de material orgânico a altas temperaturas e baixos níveis de oxigênio resulta em um produto rico em caroço e pobre em cinzas. Biochar tem potencial para ser um nutriente denso a longo prazo contribuidor para a fertilidade do solo.
matéria Orgânica e nutrientsEdit
Carvão da porosidade traz a melhor retenção de matéria orgânica, de água e de nutrientes dissolvidos, bem como de poluentes, tais como pesticidas e aromáticos poli-hidrocarbonetos cíclicos.
matterEdit orgânico
o elevado potencial de absorção de moléculas orgânicas (e de água) do carvão vegetal deve-se à sua estrutura porosa. A elevada concentração de carvão vegetal da Terra preta suporta uma elevada concentração de matéria orgânica (em média três vezes mais do que nos solos pobres circundantes), até 150 g/kg. A matéria orgânica pode ser encontrada entre 1 e 2 metros de profundidade.
Bechtold propõe usar terra preta para solos que mostram, a 50 centímetros de profundidade, uma proporção mínima de matéria orgânica acima de 2,0-2,5%. A acumulação de matéria orgânica em solos tropicais úmidos é um paradoxo, devido às condições ideais para a degradação da matéria orgânica. É notável que os antrosóis se regenerem apesar da prevalência destas condições tropicais e das suas rápidas taxas de mineralização. A estabilidade da matéria orgânica é principalmente porque a biomassa é consumida apenas parcialmente.
Nutricsedit
os solos Terra preta também apresentam quantidades mais elevadas de nutrientes, e uma melhor retenção destes nutrientes, do que os solos inférteis circundantes. A proporção de P atinge 200-400 mg / kg. A quantidade de N também é maior no antrosol, mas esse nutriente é imobilizado devido à alta proporção de C sobre N no solo.
a disponibilidade do Antrosol de P, Ca, Mn e Zn é maior que o ferrasol. A absorção de P, K, Ca, Zn e Cu pelas plantas aumenta quando a quantidade de carvão disponível aumenta. A produção de biomassa para duas culturas (arroz e Vigna unguiculata) aumentou 38-45% sem fertilização (P < 0,05), em comparação com culturas em ferralsol fertilizado.
a alteração com pedaços de carvão com aproximadamente 20 milímetros de diâmetro, em vez de carvão moído, não alterou os resultados excepto para o manganês (Mn), para o qual a absorção aumentou consideravelmente.
a lixiviação de nutrientes é mínima neste antrosol, apesar da sua abundância, resultando em alta fertilidade. Quando os nutrientes inorgânicos são aplicados ao solo, no entanto, a drenagem dos nutrientes no antrosol excede a do ferralsol fertilizado.
como fontes potenciais de nutrientes, apenas C (via fotossíntese) e N (de fixação biológica) podem ser produzidos in situ. Todos os outros elementos (P, K, Ca, Mg, etc.) deve estar presente no solo. Na Amazônia, o provisionamento de nutrientes da decomposição da matéria orgânica naturalmente disponível falha à medida que as chuvas pesadas lavam os nutrientes libertados e os solos naturais (ferralsóis, acrisóis, lixosóis, arenosóis, uxisóis, etc.) falta a matéria mineral para fornecer esses nutrientes. A matéria argilosa existente nesses solos é capaz de reter apenas uma pequena fração dos nutrientes disponibilizados a partir da decomposição. No caso da terra preta, as únicas fontes de nutrientes possíveis são primárias e secundárias. Foram encontrados os seguintes componentes:
saturação em pH e na base é mais importante do que nos solos circundantes.
microrganismos e animaledit
bactérias e fungos (micoorganismos) vivem e morrem no meio poroso do carvão vegetal, aumentando assim o seu teor de carbono.Foi identificada uma produção significativa de carbono negro biológico, especialmente em condições tropicais húmidas. É possível que o fungo Aspergillus niger seja o principal responsável.
a minhoca peregrina Pontoscolex corethurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) ingere carvão vegetal e mistura-o numa forma finamente moída com o solo mineral. P. corethurus é muito difundido na Amazônia e, notavelmente, em limpezas após processos de queima, graças à sua tolerância a um baixo teor de matéria orgânica no solo. Este é um elemento essencial na geração da terra preta, associado ao conhecimento agronômico que envolve a colocação do carvão em camadas finas regulares favoráveis ao seu enterro por P. corethrurus.
algumas formigas são repelidas de terra preta fresca; sua densidade é encontrada para ser baixa cerca de 10 dias após a produção em comparação com a dos solos de controle.