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Ciclo do Nitrogênio

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Ciclo do Nitrogênio 
em Sistemas Agrícolas
Rosana Faria Vieira
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
Embrapa Meio Ambiente
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
Embrapa
Brasília, DF
2017
Ciclo do Nitrogênio 
em Sistemas Agrícolas
Rosana Faria Vieira
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Gattaz, Victor Paulo Marques Simão, Marco Antônio Gomes (suplente), Joel Leandro de 
Queiroga (suplente), Vera Lúcia Ferracini (suplente)
Revisão de texto: Nilce Chaves Gattaz
Normalização bibliográfica: Victor Paulo Marques Simão
Tratamento das ilustrações: Paulo Eduardo Marchezini e Silvana Cristina Teixeira
Editoração eletrônica: Silvana Cristina Teixeira
1ª edição 
Publicação digitalizada (2017)
© Embrapa, 2017
Todos os direitos reservados.
A reprodução não-autorizada desta publicação, no todo ou em parte, constitui
violação dos direitos autorais (Lei no 9.610).
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Embrapa Meio Ambiente
Vieira, Rosana Faria.
 Ciclo do nitrogênio em sistemas agrícolas / Rosana Faria Vieira.-- Brasília, DF : Embrapa, 2017.
 163 p. : il. color.
 ISBN 978-85-7035-780-9
 1. Nitrogênio. 2. Ciclo do nitrogênio. 3. Agricultura. I. Título.
 CDD (21.ed.) 631.46
AUTORA
Rosana Faria Vieira
Agrônoma, doutora em solos e nutrição de plantas, pesquisadora da Embrapa 
Meio Ambiente, Jaguariúna, SP.
O ciclo biogeoquímico do nitrogênio apresenta um conjunto diverso de 
transformações que envolve a ocorrência deste elemento no solo, no ar e na 
água e que são, na maioria das vezes, realizadas pelos microrganismos. Muitos 
destes organismos são especializados na condução de processos específicos. 
De forma geral, as transformações do N desencadeiam uma ampla rede de 
reações de oxidação-redução, a partir das quais os microrganismos obtêm 
energia para algum tipo de atividade relativa ao seu metabolismo. Embora a 
maior parte das etapas envolvidas no ciclo do N tenha sido identificada há mais 
de um século, ainda hoje nos deparamos com novas descobertas. Os primeiros 
10 anos do século XXI foram extremamente importantes no entendimento das 
relações funcionais dentro do ciclo deste elemento. Nesse período ocorreu a 
identificação de novas espécies de microrganismos envolvidas em processos 
já conhecidos, até a identificação de processos nunca descritos anteriormente. 
Nos primeiros tópicos deste livro é feita uma descrição das etapas envolvidas 
na dinâmica do N no solo, até então conhecidas.
O N desempenha papel chave na obtenção de altas produtividades, 
uma vez que ele ocupa posição de destaque na nutrição mineral de 
plantas. Entretanto, em decorrência das grandes perdas deste elemento 
para o ambiente a eficiência de utilização do N pelas culturas é baixa. 
As preocupações com estas perdas tornam-se cada vez maiores se 
considerarmos que até 2050 a produção de alimentos deve aumentar em 
70% para suprir a demanda de uma população que poderá chegar a 9,1 
bilhões. Esta delicada coexistência de efeitos benéficos e detrimentais 
sugere a necessidade premente de entendimento mais profundo do ciclo do 
N no solo. Nos itens finais deste livro são descritas as rotas e apresentados 
os processos relacionados com as perdas de N após a aplicação de 
fertilizantes nitrogenados minerais e/ou orgânicos. São também descritas 
algumas medidas de mitigação com potencial para incremento da eficiência 
de uso do N pelas culturas. 
Este livro é destinado principalmente a estudantes de Agronomia, que 
procuram conhecimento básico do ciclo do N no solo, mas que envolvam 
todos os seus principais processos. O leitor que desejar aprofundar seus 
conhecimentos sobre a matéria encontrará, no tópico relativo às referências, 
ampla lista de artigos, boletins e livros, tanto nacionais como internacionais, que 
lhe fornecerá fontes de informações mais especializadas e pormenorizadas. 
A Autora
P R E F Á C I OPREFÁCIO
SUMÁRIO
1. Introdução .......................................................................................8
2. Mineralização do nitrogênio orgânico (Amonificação) ...................10 
2.1. Fontes de N orgânico no solo ...............................................12
 2.1.1. Proteínas ......................................................................12
 2.1.2. Quitina .........................................................................14
 2.1.3. Parede celular ..............................................................14
 2.1.4. Ácidos nucleicos ..........................................................15
 2.1.5. Ureia ...........................................................................16
3. Nitrificação ....................................................................................18
3.1. Nitrificação por microrganismos do Domínio Bacteria ...........19 
3.2. Nitrificação por microrganismos do Domínio Archaea ..........23
3.3. Fatores que afetam o processo de nitrificação pelas bactérias 
e arqueias oxidadoras da amônia .................................................25 
3.4. Nitrificação heterotrófica ........................................................26
4. Oxidação anaeróbia da amônia (anammox) ................................27
5. Redução assimilatória do nitrato (imobilização) ...........................28 
6. Desnitrificação ...............................................................................31
6.1. Desnitrificação fúngica ..........................................................37
6.2. Desnitrificação por arqueia ...................................................38
6.3. Processo de desnitrificação por nitrificadores (DN) ..............38
6.4. Codesnitrificação ..................................................................40
6.5. Quimiodesnitrificação .............................................................40
7. Redução dissimilatória de nitrato para amônio .............................41
8. Fixação biológica do nitrogênio .....................................................43
8.1. Fixação simbiótica do nitrogênio em leguminosas ................44
 8.1.1. Processo de infecção ...................................................45
 8.1.2. Influência de fatores edafoclimáticos na nodulação e 
 fixação simbiótica do N2 em leguminosas .............................49
 8.1.3. Seleção de estirpes eficientes de rizóbio ....................53
 8.1.4. Coinoculação de rizóbio e bactérias promotoras de 
 crescimento de plantas (BPCP) .............................................56
 8.1.5. Taxonomia de rizóbios .................................................58
8.2. Fixação de nitrogênio em plantas actinorrízicas ....................64
8.3. Fixação biológica do N2 em cianobactérias ...........................66
 8.3.1. Características morfológicas das cianobactérias no 
 estado de crescimento simbiótico .........................................70
8.4. Fixação biológica do N2 em diazotrofos associativos ............70
 8.4.1. Características dos gêneros bacterianos diazotróficos 
 associativos ...........................................................................75

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