Os resíduos orgânicos possuem uma transformação continua no solo, que leva à formação de um complexo de substâncias húmicas. As substâncias húmicas (SH) representam o principal reservatório de carbono orgânico total do solo e sua participação entre diferentes frações de solubilidade em meio alcalino ou ácido pode guardar relação com tipo de solo e manejo adotado. Desta fração de solubilidade possuem uma classificação dividida em três categorias: ácidos fúlvicos (AF), que são solúveis em pH ácido ou alcalino, ácido húmico (AH) são solúveis em pH alcalino, e humina (HU) elas são insolúveis em qualquer pH. As substâncias húmicas representam cerca de 80% do carbono orgânico do solo, elas têm a capacidade de interagir com argila, alterando as propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, tendo papel importante na fertilidade e estrutura do solo, imobilizando metais pesados e pesticidas além de atuar como favorecedor de crescimento raízes nas plantas.

As substâncias húmicas acarretam a alteração positiva do desenvolvimento das plantas. Os efeitos ocasionados no solo, como complexação de metais, aumento na capacidade de troca catiônica, fornecimento de nutrientes e retenção de umidade, contribuem para o metabolismo vegetal. As substâncias húmicas atuam diretamente nesses mecanismos já que influenciam no transporte de íons, atividade respiratória, conteúdo de clorofila, síntese de ácidos nucleicos e atividade de várias enzimas. O aumento da atividade enzimática causa acréscimo na atividade da bomba de prótons e, acidificação do apoplasto (compartimento vegetal que compreende os espaços intercelulares e a parede celular. Este espaço possui grande importância para a planta desde a defesa contra estresses bióticos e abióticos a transporte de hormônios e água) contribuindo para o aumento na plasticidade e alongamento da parede celular e crescimento de raízes.

Os ácidos húmicos em diferentes organizações da planta e em várias etapas estão totalmente envolvidos na fisiologia vegetal como, expressão de genes, presença de organelas, metabolismo primário, metabolismo secundário, crescimento e desenvolvimento e a produção de flores, frutos e sementes. Os efeitos dos ácidos húmicos nas plantas estão relacionados com o sistema radicular e envolve a formação de raízes laterais, formação de raízes adventícias, alongamento radicular, e formação de pelos radiculares. Todos esses aumentos na massa radicular provocam uma maior absorção de água e de nutrientes trazendo muitos benefícios para as culturas.

Além disso, podemos evidenciar que o efeito das substâncias húmicas não é fácil de ser explicado, devido à natureza pouco conhecida, pode ser diferente, devido sua origem, método de extração, e até mesmo sua concentração. Isso leva a deferir conforme a espécies das plantas, e a sua resposta em cada estágio vegetativo. Picollo (2002), acredita que as substâncias húmicas são formadas por pequenos arranjos supra estruturais de moléculas orgânicas que possuem uma interação fraca. Isso explica muito bem a interação que elas têm sobre o ambiente e sobre o efeito que elas possuem no metabolismo das plantas. A interação planta-microrganismo consegue alterar a estrutura e a conformação das substâncias húmicas em pequenas unidades portadoras de bioatividade, onde estimulam o crescimento e o metabolismo dos organismos.

As substâncias húmicas são encontradas hoje em diversos produtos no mercado nacional, esses produtos são extraídos de depósitos minerais como a leonardita, lignita, em solos orgânicos como as turfas, também podem ser obtidos por humificação de resíduos vegetais. Segundo pesquisas de Brownell et al. (1987), relataram que com o uso de produtos comerciais que possuam ácido húmicos na composição, aplicados em diferentes culturas, colaboraram com o aumento expressivo na produtividade. Ocasionando em várias culturas a indução à floração após aplicação foliar, sendo que os melhores resultados foram obtidos em áreas sob stress hídrico e nutricional.

A remineralização do solo, altera as propriedades químicas, físicas e biológicas do solo, já que os microrganismos e as plantas liberam extracelularmente ácidos orgânicos que solubilizam minerais contidos no pó de rocha. Dessa forma, por proporcionar equilíbrio químico físico e biológico, os condicionadores são utilizados com a finalidade de restaurar a fertilidade do solo, pois melhoram o desenvolvimento da estrutura do solo e o desenvolvimento radicular das plantas. Por outro lado, ainda podem auxiliar na regulação da acidez e alcalinidade, além de atuarem no sequestro de carbono e estabilizarem os compostos poluentes.

As substâncias húmicas contribuem para o tamponamento do solo, maior estabilidade do pH e quelatização dos micronutrientes facilitando sua absorção. Promovem também um aumento da CTC, o que resulta em maior retenção de fertilizantes inorgânicos solúveis em água, reduzindo as perdas de nutrientes, a exemplo da volatilização da ureia e lixiviação de N e k, bem como, redução da fixação de P no solo com Fe, Al em pH baixo e Ca em pH elevado. Com isso, tem-se maior eficiência no aproveitamento dos nutrientes pelas plantas e menor disponibilidade de substâncias tóxicas nos solos.

As substâncias húmicas promovem a estabilização da temperatura do solo e servem como fonte de energia, estimulando o crescimento e a proliferação de microrganismos desejáveis no solo. Ao favorecer o desenvolvimento de microrganismos benéficos promove a supressão de microrganismos oportunistas causadores de doenças, inclusive nematoides, assim como o biocontrole de pragas, através de diferentes mecanismos, como: antibiose, parasitismo, competição e indução de resistência das plantas aos patógenos.

Uma das fontes minerais mais conhecida, testada e utilizada é a Leonardita, que é originária da decomposição de depósitos orgânicos naturais, que gastam milhares de anos para se transformar através da intemperização do lignito, podendo ser originária também da turfa, produzindo um material com alto teor de carbono orgânico. Ela é um material rico em matéria orgânica podendo chegar a 50 a 75% de sua composição. Seu conteúdo de ácido húmico pode variar entre 30 a 80%, enquanto os solos contêm, em média, apenas 1 a 5% de ácido húmico.

Aplicação de leonardita e de suas substâncias húmicas funcionam como condicionadores de solo e estimulantes de plantas. Sua aplicação melhora as propriedades físico-químicas e os aspectos biológicos do solo e promovem o crescimento das plantas. Além disso, reduzem a pegajosidade e a plasticidade, tornando o manejo do solo mais fácil e contribuindo para uma maior resistência aos processos de erosão. Assim, em solos leves e arenosos os ácidos húmicos previnem grandes perdas de água e nutrientes e em solos pesados e compactados melhoram a aeração e retenção de água.

A leonardita, pode ser facilmente considerada como bioestimulante, atua como promotora de crescimento e estimula o desenvolvimento das culturas, influenciando diretamente no rendimento e produtividade. Favorece o metabolismo primário e secundário das plantas, estimulando a produção de auxinas, citoquininas e giberelinas, que auxiliam no crescimento vegetativo.

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A técnica da rochagem tem como objetivo revitalizar solos que sofreram degradação, com o intuito de melhorar sua fertilidade para promover práticas agrícolas mais sustentáveis (Theodoro et al., 2012). Contudo, a eficácia da rochagem pode ser restrita quando utilizada como única abordagem para manejar a fertilidade, devido à diversidade na mineralogia e na granulometria das rochas, o que afeta a velocidade de liberação de nutrientes (Carvalho, 2012). Devido à limitada reatividade dos remineralizadores de solo, é essencial explorar alternativas que acelerem a solubilização dos minerais, facilitando a disponibilidade dos nutrientes e resultando em uma maior eficácia no seu aproveitamento (Sustakowski, 2020). Nesse contexto, é importante considerar o uso de plantas de serviço, devido às suas gomas, exsudatos, ácidos e mucilagens radiculares, os quais são liberados e promovem a rápida solubilização dos nutrientes (Keuskamp et al., 2015).

As plantas desenvolvem estratégias para acessar os elementos retidos nas estruturas minerais, que podem variar desde a simples fragmentação das partículas até alterações complexas na superfície dos minerais. Essas mudanças modificam as características químicas e aceleram o intemperismo dos minerais, resultando na disponibilização mais fácil desses elementos para as culturas subsequentes (Hinsigger et al., 2001).

Além disso, a adoção de plantas de cobertura contribuirá para a criação de canais no solo, principalmente através do crescimento das raízes. Os bioporos desempenham um papel crucial na disponibilidade de água, no transporte de nutrientes e na decomposição das raízes, resultando no retorno de nutrientes provenientes das camadas mais profundas do solo. Isso, por sua vez, cria condições mais favoráveis para o desenvolvimento das raízes das culturas subsequentes (Santos et al., 2014).

Numerosas plantas têm a habilidade de alterar as condições químicas na rizosfera ao liberar íons H+ ou OH-. Esses íons são produzidos durante a respiração e a absorção, ou são liberados por meio de exsudatos e ácidos orgânicos de baixo peso molecular no solo. Esse processo desencadeia a dissolução dos minerais, facilitando a disponibilização de nutrientes para as plantas (Manning et al., 2017). Os ácidos orgânicos liberados pelas plantas interagem com a superfície dos minerais, complexando o Al3+ presente em sua estrutura ou formando quelatos com os cátions da solução. Isso aumenta a instabilidade dos minerais devido ao aumento do gradiente de concentração (Landeweertet et al., 2001). A diferença de pH entre a rizosfera e o solo pode variar até duas unidades, e uma única raiz pode tanto aumentar quanto reduzir o pH da rizosfera, o que por sua vez intensifica a dissolução de compostos que possuem maior solubilidade em pH alto ou baixo (Neumann: Romheld, 2012).

As interações dos ácidos orgânicos e as mudanças na acidez na região da rizosfera podem iniciar gradualmente o processo de dissolução dos minerais. Apesar de ser um processo lento, ocorre de maneira contínua ao longo do ciclo das plantas, desencadeando reações semelhantes ao intemperismo químico desses minerais (Rocha Neto, 2020). A presença de plantas de serviço na cobertura do solo afeta a taxa de mineralização dos nutrientes. A decomposição dos resíduos aumenta a concentração de ácidos orgânicos, iniciando processos de liberação de nutrientes. Isso cria condições favoráveis para a atividade microbiológica ao redor da rizosfera, aumentando o potencial eletroquímico e promovendo estratégias de liberação de elementos retidos na estrutura dos minerais (Guppy et al., 2005).

Algumas variedades de plantas têm a capacidade de aumentar a disponibilidade de nutrientes provenientes de rochas, tornando a remineralização do solo por meio de plantas de cobertura uma alternativa mais rápida para adquirir esses benefícios (Carvalho, 2013). O solo atua como um sistema que retém e libera água, ar e nutrientes para as plantas. Para que as culturas prosperem, o ambiente do solo deve ser equilibrado, com uma adequada relação de poros, uma estrutura bem desenvolvida e sem obstáculos ao crescimento das raízes, proporcionando condições ideais para qualquer cultura (Pires et al., 2013).

Em uma pesquisa envolvendo o uso de pó de rocha com aveia e nabo forrageiro, foi observado um aumento nos níveis de fósforo no solo. Isso sugere que, mesmo quando a rocha possui baixo teor de P2O5, ela contribui para a liberação de quantidades significativas de fósforo durante o ciclo de cultivo. Esse aumento pode estar relacionado à maior concentração de fósforo nas folhas obtida tanto pela rochagem quanto pelo consórcio, o que pode ser atribuído à liberação no solo ou ao deslocamento do fósforo absorvido (Kruker, 2019).

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A fragilidade brasileira está ligada à necessidade de importação de insumos que compõem a maioria dos fertilizantes solúveis (NPK). Portanto, há uma necessidade crescente de alternativas para suprir a demanda de macro e micronutrientes dos solos brasileiros, complementando os fertilizantes tradicionais.

Neste cenário de dependência externa, o potássio (K) ganha destaque. Este elemento é de grande importância no país, sendo o cloreto de potássio (KCl) o mais utilizado. Em 2013, a produção nacional de KCl foi de apenas 6,03% da demanda, evidenciando uma baixa produção nacional e uma forte dependência de importações (DNPM, 2014).

Os minerais mais explorados como fontes de fertilizantes potássicos são: silvita (KCl), carnalita (KCl.MgCl2.6H2O), cainita (KCl.MgSO4.3H2O) e langbeinita (K2SO4.2MgSO4). Estes minerais são solúveis em água, o que facilita sua extração e processamento. A demanda crescente pelo insumo leva à busca por alternativas, como o uso de remineralizadores de solo. A técnica de rochagem, visa reduzir a utilização de fertilizantes minerais convencionais, contribuindo para a remineralização do solo e fornecimento de macro e micronutrientes. Esta técnica altera positivamente a fertilidade do solo sem afetar o equilíbrio ambiental. No Brasil, os remineralizadores são favorecidos pela grande geodiversidade, englobando diversas rochas que se enquadram nos princípios dos 3R’s (reciclar, reduzir e reutilizar) propostos na ECO92.

No solo, as rochas se decompõem em partículas de areia, silte e argila, liberando potássio (K) e outros elementos que se tornam disponíveis para as plantas. O potássio é um dos nutrientes presente nos remineralizadores de solo, sendo uma alternativa para a obtenção de fertilizantes potássicos. A eficiência dos remineralizadores depende de fatores como natureza mineralógica, composição química e grau de moagem, além da interação com o solo e a presença de matéria orgânica, sistema radicular das plantas e microrganismos. A remineralização do solo também altera as propriedades biológicas, com microrganismos e plantas liberando ácidos orgânicos que solubilizam minerais contidos no pó de rocha.

Microrganismos como bactérias e fungos micorrízicos arbusculares desempenham papel crucial no desenvolvimento das plantas, solubilizando potássio e outros nutrientes. Os microrganismos se concentram na região rizosférica, influenciados pelas exsudações orgânicas das raízes. A influência sobre a disponibilidade de K varia conforme a rocha e a natureza microbiana. Embora ainda haja poucas informações, Sattar et al. (2019) revisaram os mecanismos das bactérias que solubilizam potássio, destacando a produção de ácidos orgânicos fortes e íons H+ como solubilizadores de minerais potássicos.

Ácidos orgânicos como oxálico, tartárico e cítrico desempenham papel crucial na solubilização de minerais como mica, biotita, muscovita, feldspato, ilita e ortoclase. Os ácidos orgânicos também aumentam a solubilidade de rochas e sua disponibilidade para as plantas, quelatando metais como Fe e Al, e estimulando a população de microrganismos na rizosfera. Além disso, facilitam o desempenho dos fungos micorrízicos, melhorando a absorção dos nutrientes.

A produção de ácidos orgânicos é o principal mecanismo de solubilização de K por diferentes espécies de Bacillus. A acidólise da rizosfera e minerais, e a quelatação de cátions ligados a silicatos, são processos cruciais nesse contexto. Os fungos também desempenham um papel importante, solubilizando potássio através da produção de ácidos orgânicos e aumentando a reatividade dos minerais. A eficiência do uso de potássio pode ser intensificada pela inoculação de microrganismos solubilizadores de potássio e práticas de agricultura regenerativa, aumentando a produção e o vigor das culturas.

No entanto, a remineralização do solo para aumentar a fertilidade ocorre em médio a longo prazo, portanto, é necessário fazer um planejamento com técnicos competentes e que possam dar o direcionamento correto do manejo e para fornecer nutrientes aos solos e às plantas em quantidade e qualidade. Com o uso de remineralizadores, espera-se que a agricultura brasileira se torne mais sustentável e menos dependente de insumos importados, promovendo uma maior segurança alimentar e ambiental a longo prazo.

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O Brasil é o País com o maior potencial de expansão da agricultura no globo, alimentando em 2020 quase 800 milhões de pessoas. Enquanto a produção de grãos mundial cresceu 2,05% ao ano, entre 2011 e 2020, a do Brasil cresceu 5,33%, mais que o dobro da taxa global (Contini; Aragão, 2020). Para isso, o país também depende de insumos importados, da disponibilidade e eficiência de recursos naturais, incluindo fontes alternativas de nutrientes, como remineralizadores e o desenvolvimento de estratégias e tecnologias para otimizar a produção, fornecendo nutrientes em quantidades satisfatórias. O País é atualmente o quarto maior consumidor mundial de fertilizantes, atrás apenas da China, da Índia e dos Estados Unidos (Alves et al., 2021). O uso de remineralizadores como fonte de nutrientes é uma alternativa para minimizar a dependência de insumos importados, de modo a beneficiar o meio ambiente, e trazer muitos benefícios ao solo. Assim são consideradas estratégicas, tanto inovações tecnológicas que propiciem a redução da dependência brasileira da importação de fertilizantes, ao descobrir e explorar novas reservas de fontes naturais de nutrientes, como os remineralizadores, quanto pesquisar os diversos microrganimos, que possam interagir com os remineralizadores no solo para disponibilizar o maior numero possivel de nutrientes para as plantas.

A busca de microrganismos eficientes na disponibilização biológica de nutrientes ainda é pouco explorada no Brasil, e o desenvolvimento de bioinoculantes, por exemplo, abre uma nova perspectiva para aumento da produtividade e da fertilidade dos solos, com potencial para substituição parcial ou total de fertilizantes sintéticos (Alves et al., 2021). Neste campo, um desafio para a obtenção de resultados significativos sobre a ação de microrganismos na disponibilização de nutrientes às culturas está na dificuldade de se discriminar os efeitos na solubilização de minerais propriamente dita, daqueles relacionados à promoção do crescimento das plantas. Embora tanto a solubilização de minerais quanto a promoção do crescimento radicular sejam aspectos desejáveis, a prevalência de um ou de outro processo tem implicações distintas na possibilidade de se reduzir a aplicação de fertilizantes. Estudos demonstram que o uso de microrganismos é capaz de promover a solubilização de agrominerais, disponibilizando nutrientes às plantas (Martins et al. 2015), e que diferentes grupos funcionais, incluindo bactérias e fungos, são propícios para agregar valor a rochas silicáticas (Silva et al. 2015, Lopes-Assad et al. 2006).

Os solos são estruturados de maneira heterogênea, o que possibilita a ocorrência de micro-hábitats, que irão variar entre si, em função das suas características físicas e químicas, e da disponibilidade de nutrientes (Cardoso et al. 2016). Os organismos que habitam o solo, possuem funções de suma importância para a estabilidade e para a sustentabilidade de ecossistemas, tais como a degradação de compostos orgânicos e a ciclagem de nutrientes, e outras mais específicas, como a fixação biológica de nitrogênio, a promoção de crescimento, ou o auxílio na absorção de nutrientes, pelas plantas (Chagnon et al. 2013)

Os microrganismos desempenham um papel essencial no solo e em diversos grupos, como fungos e bactérias, e têm a capacidade de solubilizar minerais importantes para o crescimento das plantas. Uma ampla gama desses microrganismos, solubilizadores de potássio, por exemplo, são descritos em diversos trabalhos, e incluem bactérias, dos gêneros Bacillus, Paenibacillus, Ferrooxidans, Acidothiobacillus, Pseudomonas, Burkholderia, e fungos, dos gêneros Aspergillus e Penicillium, dentre outros (Meena et al. 2014). Para o nutriente potássio, diversos trabalhos, evidenciam resultados favoráveis à utilização de minerais silicáticos, associados aos microrganismos. Segundo Marriel et al. (2006), a biodisponibilidade, in vitro, de potássio, presente em rochas silicáticas, pode aumentar em até 40 vezes, quando incubadas na presença de fungos filamentosos, pré-selecionados como eficientes. De modo similar, Lopes-Assad et al. (2010), que avaliaram a influência do fungo, Aspergillus niger, na solubilização de rochas ultramáfica alcalina e flogopitito, verificaram que, a acidificação do meio, promovida pelo fungo, foi responsável pelo aumento na solubilização de K, dependendo do tipo de rocha.

Moreira (2016) observou em seus estudos que o uso de micaxisto + kamafugito associado a uma fonte de micro-organismo (Amino Peixe Raízes®) proporcionou aumento significativo no peso e na quantidade de tubérculos de batata, alcançando um incremento de 36% na produtividade de tubérculos, alcançando a produção média de 18,3 ton/ha.

O uso de microrganismos solubilizadores também tem grande potencial para aumentar a eficiência de rochas. Em pesquisa realizada por Silva (2018) foi observado o aumento da produtividade e mudanças na microbiota do solo em cultivo de cana-de- açúcar com aplicação de composto e inoculação de bactérias solubilizadoras de fosfato. Em termos de solubilização biológica de potássio, Cara et al. (2012) descreveu que para aumentar a solubilidade de potássio a partir dessas rochas, o uso de microrganismos é capaz de promover a decomposição de minerais, em parte devido à ação de ácidos orgânicos e inorgânicos produzidos pela atividade biológica. A partir desse conceito, muitos processos de biossolubilização de potássio in vitro a partir de pó de rocha vêm sendo estudados. A descoberta de uma fonte alternativa colocaria um fim na dependência externa de fertilizantes.

Oliveira (2021) com objetivo de apresentar um compilação e análise do estado da arte sobre o uso das tecnologias de remineralizadores utilizadas em conjunto com a biofertilização, confirmou que essa técnica, representa uma alternativa sustentável para fornecer nutrientes as plantas, e que essa técnica, seria capaz de atender a demanda por insumos requeridas pelas praticas agrícolas desenvolvidas em solos intensamente intemperizados.

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