Nitrogênio e Fósforo. Dinâmica no Solo, Deficiências e Fontes

Prévia do material em texto

Professor Dr. Gustavo Caione
Nitrogênio e fósforo: dinâmica 
no solo, participação no metabolismo 
vegetal, desordens nutricionais e 
fontes de fertilizantes
Fertilidade do Solo e 
Nutrição de Plantas
Prof. Dr. Gustavo Caione
 
2
Nitrogênio (N)
Fertilidade do Solo e 
Nutrição de Plantas
Prof. Dr. Gustavo Caione
 
3
Dinâmica complexa no solo;
Exigido em maiores quantidades pelas plantas;
Fixação biológica;
Várias fontes de fertilizantes no mercado;
Principal fonte de N para as plantas?
Atmosfera (aproximadamente 78% do ar é N2).
É absorvido pelas plantas?
Nitrogênio
4
Nitrogênio
Formas para utilizar o N2 do ar  NN;
- Fixação biológica (simbiótica, Rhizobium – 40-200 kg 
ha-1 de N ano-1 e não simbiótica – 10-50 kg ha-1 de N 
ano-1); 
- Fixação industrial;
- Fixação atmosférica.
Aporte de N no solo:
• Descargas elétricas: N2 é oxidado  NO2
-, nitrito;
no solo: NO2
- é oxidado  NO3
-, nitrato;
• FBN;
• Adubação;
• M.O.
Contato íon-raíz  fluxo de massa.
Formas no solo.
Contato íon-raiz
Íons movem de uma
região de alta [ ] para
uma baixa [ ]
6
 
 Vias de Absorção e Transporte
Figura . Processos de fixação do nitrogênio atmosférico (N2). 
Desnitrificação
-H+
+H+
NO-3
N2N-orgânico NH3 NH
+
4 NO
-
2
NitrobacterNitrosomonas
Nitrificação
Heterotróficos
Mineralização
Mineralização
Conversão do N orgânico em N inorgânico (NH4+, NO2- e NO3-), mediada
por microrganismos do solo.
Imobilização:
Conversão do N inorgânico (NH4+ e NO3-) para formas orgânicas.
Fatores ambientais que afetam a nitrificação e 
desnitrificação
• Aeração: estritamente aeróbico;
• Temperatura: ideal = 26 a 32 oC;
• Umidade: ideal para crescimento microbiano;
• pH: 7,0 a 7,6.
9
NITROGENASE
HIDROGENASE
N2
FOTOASSIMILADOS
Fe
Mo
Ni
Co
Aminoácidos
PROTEÍNAS
H2
NH3
Vital (Elaboração)
N2 + (8H+) + (8e-) + 16 ATP ----------- 2NH3 + H2 + 16ADP +16P
Estimativa da contribuição da FBN
Soja 20 – 450 
Feijão comum 4 - 165
Feijão-caupi 70 - 240
Amendoim 33 - 297
Leucena 400 - 900
Guandu 7 - 235
Kg ha-1 de N
Estudo de caso:
O agricultor incorporou ao solo um resíduo vegetal com
relação C/N = 60 e plantou Eucalipto em seguida. Durante 3
meses houve sintomas de deficiência de N para a cultura
implantada na área.
a) O que ocorreu para que a cultura apresentasse
deficiência de N?
b) Qual(is) a(s) recomendação(ões) correta(s)?
Adições e perdas de N no sistema solo-planta
N mineral
NH4
+ + NO3
-
FBN
Fertilizante
Mineralização da
matéria orgânica
N atmosférico
Lixiviação
Extração pelas culturas
Perdas gasosas
Imobilização
Erosão
+
-
+
-
Características dos fertilizantes nitrogenados 
- Aumentam a acidez do solo
2 NH4
+ + 3O2 2NO3
- + 8 H+;
- Índice salino elevado;
- Solubilidade alta em água.
Bact. 
nitrificadoras
Equivalente em kg de CaCO3 
Fertilizante 
Por kg de N Por 100 kg do produto 
Amônia anidra 
Uréia 
Nitrato de amônio 
Nitrocálcio 
Sulfato de amônio 
MAP 
Cloreto de amônio 
Nitrato de cálcio 
Nitrato de sódio 
Nitrato de Potássio 
-1,80 
-1,80 
-1,80 
0,00 
-5,35 
-5,00 
-5,60 
1,35 
1,80 
2,00 
-148 
-79 
-58 
0 
-107 
-45 
-140 
19 
27 
26 
 
Tabela. Equivalentes de acidez (-) ou alcalinidade (+) dos principais
fertilizantes nitrogenados.
Quilos de carbonato de Ca necessários para neutralizar a acidez formada por 100 kg do produto.
Tabela. Efeito do parcelamento da adubação nitrogenada no nitrogênio
absorvido, produção relativa e teor de proteína em milho cultivado em
um Podzólico-Vermelho-Amarelo.
Adubação 
nitrogenada
Nitrogênio total 
absorvido
Produção relativa Proteína
kg N/ha
0
40
120
40 + 40
40 + 40 + 40
kg/ha
31,2
44,8
60,0
85,2
80,8
----------%----------
39
59
69
96
100
----------%----------
8,31
8,31
8,44
9,56
9,19
Tabela. Influência do parcelamento do N na colheita de 
café (4 anos de idade).
 
Aplicação Colheita relativa 
 
Sem N 
200 g N, 1 aplicação 
 2 aplicações 
 3 aplicações 
100 
115 
150 
200 
 
 
 
Figura. Influência da localização lateral na absorção de N-NO3
- pelo milho.
•Localização
Principais fonte de fertilizantes Nitrogenados
Ureia (45 % de N) – fonte amídica, rapidamente hidrolizada 
no solo.
Nitrato de amônio (33% de N) – fonte nítrica e amoniacal.
Sulfato de amônio (20% de N) – fonte amoniacal, apresenta 
baixa higroscopicidade
Cloreto de amônio (25% de N) – fonte de N e Cl.
Fertilizantes de liberação lenta.
Fertilizantes inibidores de nitrificação.
A
b
s
o
rç
ã
o
 d
e
 n
it
ro
g
ê
n
io
Tempo
Adubação 
de base
Parada veg.
Brotação Floração Frutificação Colheita
Adubações de cobertura
APORTE 
INSUFICIENTE DE 
NITROGÊNIO
Necessidades de Nitrogênio / Adubação 
Convencional
NITRITO
UREIA AMÔNIO – NH4
+
NITRATO
Inib. da
nitrif.
A ação de fertilizante no solo
Inibe temporariamente as Nitrossomonas que são as 
bactérias responsáveis pela transformação de NH4 em NO2. 
O efeito aumenta a disponibilidade de N em 6 a 8 semanas.
N revestido
Minimiza a 
volatilização
Nível do Solo
NH3
 Ureia revestida
NH4
+
CTCSOLO
NH4
+
NH4
+NO3
-NH4
+
Bactérias
Os polímeros retardam a 
atividade das bactérias Reduz 
lixiviação
Ureia
Aplicação do fertilizante nitrogenado
O modo de aplicação do N depende:
- Quantidade e fonte de N utilizada;
- Tipo de solo;
- Condições edafoclimáticas.
1 - Parcelamento da adubação com N
- A dose recomendada de N é alta (>80 kg ha-1 de N);
- Solos arenosos;
- Solos argilosos com baixa CTC;
- Áreas sujeitas a chuvas com altas intensidades;
- Culturas de ciclo longo;
- Áreas de irrigação ( pivô, aspersão).
Manejo da adubação nitrogenada
2 - Reduzir as perdas por volatilização
- Incorporação do adubo.
3- Correção dos solos
- Aumenta a CTC efetiva;
- Crescimento radicular.
Manejo da adubação nitrogenada
27
Participação no metabolismo vegetal
Constituinte de aminoácidos;
Bases nitrogenadas (purinas e pirimidinas);
Ácidos nucleicos (DNA e RNA);
Constituinte da molécula de clorofila, onde cada átomo de Mg está
ligado a quatro átomos de nitrogênio;
Síntese de vitaminas, hormônios, coezima e outros compostos.
Processos: fotossíntese, respiração desenvolvimento e atividade
das raízes, absorção iônica de outros nutrientes, crescimento,
diferenciação celular e genética.
Fonte: Prado (2008)
28
Desordens nutricionais 
DEFICIÊNCIA
a) Amarelecimento de folhas (inicialmente velhas);
b) Maturidade e senescência abreviada;
c) Queda prematura de folhas;
d) Diminuição de flores e dormência de gemas laterais;
e) Produção reduzida.
EXCESSO
Sintomas (visíveis)
a) Coloração verde escura;
b) folhagem abundante;
c) acamamento;
d) atraso na maturação.
Outros sintomas
a) Sistema radicular pouco desenvolvido;
b) baixo transporte de açúcares para raízes;
c) aumento da suculência dos tecidos.
Desordens nutricionais 
Deficiência de nitrogênio em citros
Deficiência de nitrogênio em Soja
Deficiência de nitrogênio em Milho
Deficiência de 
N em Milho
34
Deficiência de nitrogênio em capim Convert
35
Deficiência de nitrogênio em capim Convert
36
Deficiência de nitrogênio em capim Convert
37
38
39
Fósforo (P)
Fertilidade do Solo e 
Nutrição de Plantas
Prof. Dr. Gustavo CaioneFósforo no solo
Características do P:
- Pouco exigido pelas plantas;
- Muito deficiente em nossos solos;
- Sofre forte interação com a fase sólida;
- Forma numerosos compostos minerais, principalmente 
com Fe, Al e Ca;
- Baixa mobilidade no solo.
• Apatita.
• Formas no solo.
Origem
Formas de ocorrência de P no solo
a) P nos minerais primários
Mais importantes: apatitas:
Fluorapatita CaF2.Ca3(PO4)2
Hidroxiapatita Ca(OH)2.Ca3(PO4)2
Cloroapatita CaCl2.Ca3(PO4)2
Carbonatoapatita CaCO3.Ca3(PO4)2
Constituem a fonte original do P do solo
b) P nos minerais secundários
Mais importantes: 
Estrengita Fe(OH)2H2PO4
Variscita Al(OH)2H2PO4
Fosfato dicálcico CaHPO4
Fosfato tricálcico Ca3(PO4)2
Fosfato octocálcico Ca8(H2PO4)6.5H2O
44
P precipitado
Condições de solo para a ocorrência de cada forma de P?
Contribui para o P lábil?
Diferença entre P precipitado e P adsorvido?
Contato íon-raiz
Íons movem de uma
região de alta [ ] para
uma baixa [ ]
Classificação das formas de P segundo a
disponibilidade e equilíbrio entre as formas
a) P solução
- Íons H2PO4- que está na solução do solo  P
prontamente disponível
b) P lábil
- Está na fase sólida mas pode passar para a solução
em curto prazo  P disponível
c) P não lábil
- Está na fase sólida e pode passar para a solução a
longo prazo  P não disponível
Fatores que influenciam na adsorção do P
- Reação do solo (pH)
A adsorção aumenta abaixo de pH 6,5 e acima de pH 7,5;
- Concentração de P na solução
A adsorção aumenta com a concentração de P na solução;
- Teor e natureza da argila
Maior teor de argila  Maior adsorção;
Óxidos de Fe e de Al > poder de adsorção que os minerais de argila;
Matéria orgânica não adsorve P.
- Tempo de contato com o solo.
Maior o tempo > a energia de ligação.
P DO SOLO
P NA FASE SÓLIDAP SOLUÇÃO
P ADSORV.
P MINERAIS
SECUNDÁR.
P MINERAIS
PRIMÁR. P ORGÂNICO
P LÁBIL P NÃO LÁBIL
Relações entre as formas de P do solo
Extratores de P utilizados nos laboratórios de análise de
solo do Brasil  Mehlich 1 e RTA.
Características.
Métodos de análises de fósforo disponível no 
solo
50
Soil phosphorus content (mg kg-1) extracted by anion exchange resin (P
resin), sodium bicarbonate (NaHCO3) and sodium hydroxide (NaOH, 0.1
mol L-1) extractors on soil samples cultivated with sugarcane under
phosphorus sources and filter cake fertilizations.
Means following distinct letters in columns differ from each other by Scott-Knott (P<0.05). **; *
and ns: significant at 1% and 5% of probability and no significance. CV: coefficient of variance.
NP: natural phosphate from Araxá; RNP: reactive natural phosphate Bayóvar. TSP: triple super
phosphate. Pi: inorganic phosphorus. Po: organic phosphorus.
Fonte: CAIONE et al. (2015).
Fracionamento químico de P
51
Soil phosphorus content (mg kg-1) extracted by hydrochloric acid (HCl 1
mol L-1) and sodium hydroxide (NaOH, 0.5 mol L-1); residual phosphorus
and total phosphorus of soil samples cultivated with sugarcane under
phosphorus sources and filter cake fertilizations.
Means following distinct letters in columns differ from each other by Scott-Knott (P<0.05). **; *
and ns: significant at 1% and 5% of probability and no significance. CV: coefficient of
variance. NP: natural phosphate from Araxá; RNP: reactive natural phosphate Bayóvar. TSP:
triple super phosphate. Pi: inorganic phosphorus. Po: organic phosphorus.
Fracionamento químico de P
Manejo do solo visando a manutenção do P
a) Fazer calagem antes da adubação fosfatada;
b) Fazer adubações fosfatadas com frequência ou
fosfatagem;
c) Aplicar fertilizantes orgânicos com frequência;
d) Fazer rotação de culturas com espécies com alta
capacidade de extração do P;
e) Adotar sistema de plantio direto;
f) Utilizar fungos micorrízicos quando possível;
g) Aplicar o fosfato solúvel de forma localizada.
53
Fontes de P: Controle; Araxá; Bayóvar e ST
54
Uso de microrganismos solubilizadores de P
55
 % P2O5 (*) % 
Adubo Total HCi CiNH4 H2O N CaO MgO S 
 Solúveis 
Superfosfato 30 
Superfosfato simples 
Superfosfato triplo 
Fosfato monoamonico 
Fosfato diamonico 
Nitrofosfato 
Fosfato bicalcico 
Termofosfato 
Escoria de Thomas 
FAPS 
30 
20 
45 
52 
45 
20 
40 
19 
19 
26 
29 
18 
40 
50 
42 
18 
40 
16 
15 
10 
28 
18 
44 
52 
44 
18 
40 
13 
12 
12 
27 
17 
38 
50 
40 
16 
0 
0 
0 
8 
- 
0 
0 
10 
17 
18 
0 
0 
0 
0 
28 
28 
20 
0 
0 
12 
30 
28 
25 
35 
- 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
16 
- 
- 
8 
12 
1 
0 
 
0 
0 
0 
0 
6 
 Insoluveis 
Farinha de ossos 
Olinda 
Hiperfosfato 
Abaeté 
Patos de minas 
Alvorada 
Ipanema 
Jacupiranga 
Araxa 
Catalão 
Tapira 
Maranhão 
Fospal 
Fosfato conc (FCA) 
30 
26 
27 
24 
23 
33 
39 
33 
36 
37 
37 
30 
32 
35 
25 
5 
12 
4 
4 
6 
3 
2 
5 
2,5 
2,5 
1 
0,,5 
4 
17 
1 
6 
1 
1,5 
2,5 
2 
- 
2 
0,5 
2 
15 
6 
- 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
- 
 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
- 
36 
43 
40 
- 
- 
- 
- 
- 
42 
- 
- 
- 
0 
48 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
- 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
- 
 
Tabela. Características dos principais adubos fosfatados usados no Brasil.
Característica química de alguns fosfatos naturais reativos
comercializados no Brasil, determinados em amostras moídas para análise
química (100% < 0,063 mm)
Fosfato Natural
P2O5 Solubilidade Relativa (%)
Total P2O5 Ac. Cítrico P2O5 Ac. Fórmico
Arad 33 35 (11,5) 58
Djebel Onk (Argélia) 29 38 (10,0) 68
Daoui (Khouribga/Marrocos) 32 31 (10,0) 59
Gafsa (Tunísia) 29 41 (11,9) 72
Carolina do Norte (EUA) 30 44 (13,2) 76
Fonte: D.M.G de Sousa et al. (1999) – EMBRAPA Cerrados
Cor vermelha = % P2O5
HCi 2% 
58
Tecnologias para o aumento de eficiência de 
fertilizantes e identificação de fontes 
alternativas de nutrientes para a agricultura 
brasileira
MP1 - Nº 01.09.01.001
10/2009 a 10/2013
 
PNP
FT
P=O
O
OCa
O = P
O
O
O O
Graças a sua estrutura química, TOP-PHOS ® oferece um fósforo 
protegida contra retrogradação, complexando com o PNP-FT mantendo 
livre de qualquer ataque de carbonato ou alumínio
XX
Ca++, 
Al3+CO32-
Solos alcalinos
TOP-PHOS ® permanece 
solúvel e disponível
Solos ácidos
TOP-PHOS ® permanece 
solúvel e disponível
Estrutural
transferência 
de energia 
(principal)
Participação no metabolismo vegetal
62
a) Ésteres fosfóricos: existem mais de 50, como trioses,
frutose-1-6-bifosfato;
b) Fosfolipídios: componente da membrana;
c) Nucleotídeos: Base Nitrogenada + Pentose + 1-3 radicais de
ácidos fosfóricos. Pode estar livre na forma de ATP - ADP
ou combinadas em ácidos nucléicos na forma de RNA e DNA.
d) Ácido fítico: 50% do P total em sementes leguminosas e 60-
70% do P total em sementes cereais.
Processos:
Absorção iônica;
Fotossíntese;
Respiração;
FBN;
Transferência de energia, entre outras.
 Figura. Papel do ATP no transporte de solutos pelas membranas das
células.
Um exemplo da função do P: ATP 
(absorção)
 Pequeno desenvolvimento 
 Coloração verde mais escura de folhasmais velhas
 Coloração roxas em algumas espécies;
 Ângulo estreito de inserção de folhas;
 Baixo florescimento;
 Número reduzido de frutos e sementes;
 Atraso na maturidade.
Desordens nutricionais 
 Sintomatologia de carências
Figura. Deficiência de P na cultura do milho
 Sintomatologia de carências
 Sintomatologia de carências
Figura. Deficiência de P na cultura da canola
Deficiência de P
Condições para ocorrência
 Sintomatologia de carências
Figura. Deficiência de P na cultura do citrus
70
Com P Sem P
Fertilidade do Solo e 
Nutrição de Plantas
Prof. Dr. Gustavo Caione