De maneira a entender o que é a fertilidade o melhor exemplo é considerar os mecanismos em ação na floresta, um ecossistema extremamente fértil, autônomo e resiliente.

A planta (arvore) utiliza a energia da luz no processo de fotossíntese para capturar o carbono do ar, na forma de dióxido de carbono (CO2), e criar um composto complexo; o carboidrato (C6H12O6). O carboidrato é o elemento fundamental da vida, seria na criação de estruturas biológicas, junto com os outros minerais, seria como fonte de energia na dinâmica biológica. A planta é o produtor de energia e de estrutura no planeta, os outros organismos; animais, bactérias, fungos, etc, não produzem energia, só utilizam os carboidratos para se desenvolver.

No seu ciclo de desenvolvimento a planta utiliza os carboidratos para crescer e reserva outra parte desse material para alimentar o solo através das raízes. A proporção de injeção de exsudatos (carboidratos e outros elementos) no solo varia dependente das especies de planta e das condições, geralmente entre 20% e 40% da produção da fotossíntese.

Composição dos exsudatos: Açucares, antibióticos, vitaminas, ácidos graxos, compostos fenólicos, ácidos orgânicos, enzimas, aminoácidos, ácidos inorgânicos, compostos voláteis.

Porque dar esses recursos ? A resposta se acha na simbiose entre a planta e a vida do solo. A simbiose é uma troca beneficial para os dois organismos (aqui “macro”organismos no senso de um junto de organismos, a vegetação de um lado , a rede de vida no solo do outro lado).

Esses compostos alimentam os microrganismos do solo, bactérias e fungos essencialmente. Eles se propagam, crescem e produzem acidez e enzimas que vão degradar a rocha de maneira a extrair os elementos que faltam na construção biológica dos organismos (plantas e microrganismos): os minerais.

Aqui esta uma lista de minerais e o papel deles na nutrição das plantas:

N – Nitrogênio	Clorofila, DNA, proteínas	B – Boro	Translocação de açúcar, processos reprodutivos
P – Fosforo	Energia, desenvolvimento da raiz	Cu – Cobre	Proteção contra doenças
K – Potássio	Produção de enzimas, movimento de açúcar, utilização de nitrogênio	Zn – Zinco	Produção de auxina, tamanho das folhas
C – Cálcio	Resistência da parede celular	Mn – Manganesa	Processos reprodutivos
Mg – Magnésio	Clorofila, utilização de nitrogênio	Fe – Ferro	Produção de clorofila,
S – Enxofre	Utilização de nitrogênio, desenvolvimento das raízes	Mo – Molibdeno	Utilização de nitrogênio
Si – Silício	Resistência da parede celular	Co – Cobalto	Fixação do nitrogênio
		Ni – Níquel	Enzima urease (degradação da ureia)

Pode ver a importância do nitrogênio pela participação dele nas funções das plantas. A clorofila permite a captação da energia da luz para transformar o CO2 em biomassa, o DNA é o supporte do codigo genético, as proteinas sao essenciais para a alimentação e a dinâmica biológica. Por exemplo enzimas são proteínas e ferramentas microscopicos utilizadas nas reações biologicas essenciais.

O ecossistema do solo é complexo com uma rede alimentar de predação e propagação. Quando um nematode, para dar um exemplo, come uma bactéria, ele não precisa todos os aminoácidos e minerais da bactéria e deixa parte desse material em suspensão no solo ou aglomerado na estrutura do solo, altamente nutricional , um alimento ideal em riqueza de minerais e compostos complexos para a planta, fácil de ingestão e equilibrado.

Esse material, microrganismos morte ou na forma de resíduos, constitua o que se chama a necromassa.

Para resumir; as plantas criam a vida no solo e o solo da vida as plantas. E realmente uma simbiose entre a vegetação e o solo. Sem planta não tem solo (fértil) , sem solo (fértil) não tem plantas. Esse duo tem a capacidade de extrair o carbono do ar e os minerais do solo.

Esse mecanismo é o ciclo básico de nutrição das plantas . Existem variações ou seja especializações que desmultiplicam essa troca beneficial:

• – Leguminosas e a simbiose entre plantas e bactérias fixadores de nitrogênio
• – Rizofagia
• – Simbiose plantas / fungos (micorriza)

Está visão da nutrição através da rede alimentar é clássica. As novas descobertas na microbiologia do solo e a noção de microbioma abrem perspectivas excitantes e revolucionárias sobre à vida do solo é a nutrição das plantas. Ver o novo modelo de nutrição das plantas : o sociobioma.

Além da dinâmica biológica precisamos considerar o suporte dessa fertilidade; a estrutura do solo. Podemos imaginar a necessidade de armazenar os nutrientes (necromassa) no solo e reduzir a lixiviação desse material quando chove.

Aqui entra um elemento essencial e estável de agregação dos minerais no solo, o coloide. Os coloides são aglomeras microscópicas formados de argila e de carbono onde se ligam os cations (átomos ou moléculas de carga positivas) fonte da nutrição. Exemplos de cations : potássio (K⁺), cálcio (Ca⁺⁺), magnésio (Mg⁺⁺) , amônio (NH₄⁺). As cadeias de carbono são mais eficientes que argila nesse papel de armazenamento dos nutrientes. Esta é a razão pela qual é importante de ter uma boa proporção de carbono no solo. Uma terra para ser fértil deve ter pelo menos 4% de carbono no solo. A agricultura industrial tem o efeito de reduzir essa proporção o que provoca compactação, erosão, falta de nutrientes e necessidade de adicionar insumos.

Os coloides são agregado depois com uma cola produzida pelos fungos; a gomalina. Esse substrato se chama o complexo argilo-húmico (ou húmus).O resultado é uma terra rica, bem estruturada , facilitando a penetração das raízes e a conexão com o microbioma (junto dos microrganismos associados a planta).

Composição do húmus:

• Carbono 60%
• Nitrogênio 6 to 8 %
• P (Fosforo) 1 to 2%
• S (Enxofre) 0,8 to 1,5 %

Consideramos duas categorias de carbono; o carbono estável participando na construção do complexo argilo húmico e o carbono lábil (instável). O carbono lábil, é rapidamente degradado e utilizado como fonte de energia. Grande parte do carbono estável é produzido ao longo do tempo pelas transformações biológicas a partir dos exsudatos das plantas, da necromassa e dos resíduos biológicos como por exemplo a quitina dos fungos . Uma outra fonte de carbono estável, menor, vem da decomposição da linina da serrapilheira pelos fungos saprófitos.

A gente fala de mineralização quando tem uma degradação do complexo argilo húmico pelas bactérias em procura de minerais e energia. Nota: a perda de carbono no solo vem essencialmente dessa degradação associada a respiração dos microrganismos (produção de dióxido de carbono voltando no ar). No sistema natural tem um balanço entre a sequestração do carbono pela fotossíntese , a sua injeção no solo e a respiração dos microrganismos produzindo de volta CO2 no ar.

No sistema agroindustrial esse equilibro é rompido pela utilizacao intensa de insumos nitrogenados que provocam uma propagação inflacionista das bactérias. As bactérias degradam o humus para obter os carboidratos e minerais. Essa mineralização se acompanha de respiração com uma volta do carbono no ar na forma de CO2 e uma redução equivalente do carbono no solo, destruindo a capacidade do solo de manter a sua fertilidade.

• a técnica do arado provocando uma oxigenação intensa da terra e desenvolvimento acelerado das bactérias. Provocando também a redução dos fungos, microrganismos facilitando o armazenamento do carbono no solo
• A utilizacao dos venenos que impedem a formação do carbono estável então o complexo argilo húmico.

Existem outros factores responsáveis da degradação dos solos que explicamos nesse site com as soluções de remediação associadas.

Uma diretiva do IPCC é “4 por 1000” , significa para os agricultores aumentar cada ano a proporção de carbono no solo de 0,4 %.

Uma alternativa no aumento de carbono estável no solo é a utilizacao de biocarvão: Ver a pagina sobre o biocarvão e a Terra preta do Índio