O interesse em compreender a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) consiste na sua relevância para a funcionalidade e qualidade dos ecossistemas. Sob essa perspectiva, o presente trabalho objetiva analisar a MOS em função das características físicas e químicas do solo e definir o cenário de sua máxima expressão. A pesquisa foi conduzida em áreas de pastagem solteira e de sistemas silvipastoris em linhas simples e dupla, localizadas no município de Uberlândia, Minas Gerais, Brasil. Foram analisadas as doses 0, 200, 400, 600 e 800 m3.ha-1 de água residuária da suinocultura (ARS) tratada nas profundidades 0,0-0,2 m e 0,2-0,4 m. Os aninhamentos entre os fatores área, profundidade e tratamento indicaram que os nutrientes magnésio e manganês, bem como o sistema silvipastoril em linha simples e a dose 600 m3.ha-1 destacaram-se significativos e diretamente proporcionais à dinâmica da MOS. A metodologia de otimização de resposta evidenciou que o cenário de máxima expressão da MOS resulta da interação do sistema silvipastoril em linha simples, na camada 0,0-0,2 m, com a dose 600 m3.ha-1, o que valida os resultados obtidos nos modelos lineares generalizados.