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NITROGÊNIO NO SOLO 1 ASPECTOS GERAIS - Nutriente mais exigido pelas plantas - Nutriente mais usado em adubações no mundo e O segundo mais usado no Brasil em adubações - Nutriente com dinâmica complexa (análise?) - N2 não é aproveitado diretamente pelas plantas - Grande reservatório de N: N2 (78% da atm) 2 ORIGEM DO N - Necessário fixação Fixação atmosférica Fixação industrial Fixação biológica Fixação: conversão de N2 para N mineral RESERVATÓRIO DE N NA TERRA Litosfera: 1,6 x 1011 Tg Biosfera: 2,8 x 105 Tg Hidrosfera: 2,3 x 107 Tg Atmosfera: 3,9 x 109 Tg Figura. Ciclo do nitrogênio simplificado Quadro. Fixação anual de nitrogênio por diversos sistemas Fonte de fixação Milhões de toneladas de N por ano Industrial (fertilizantes) 49 Atmosférica (eletroquímica) 10 Fixação biológica total 175 Oceanos 36 Total sistemas terrestres 139 Leguminosas (140 kg/ha/ano) 35 Cultura de arroz (30 kg/ha/ano) 4 Pastagens (15 kg/ha/ano) 45 Outras culturas (5 kg/ha/ano) 5 Ecossistemas florestais (10 kg/ha/ano) 40 Outros sistemas (2 kg/ha/ano) 10 2.1 Fixação atmosférica - Mais importante em regiões industriais - Devido a descargas elétricas - Fixa de 1 a 50 kg/ha/ano - Contribui pouco com o N do solo Forma de vida Bactéria Localização Hospedeiro Livre Azotobacter Solo Não tem Beijerinckia Solo Não tem Derxia Solo Não tem Nostoc * Solo e água Livres ou simbiose Anabaena * Solo e água Livres ou simbiose Rhodospirillum Águas poluídas Não tem Associação Enterobacteriaceae Trato intestinal Termitas e animais Azotobacter paspali Superfície das raízes Paspalum notatum Azospirillum Superfície e interior das rízes Milho, sorgo, trigo Brachiaria Acetobacter Raízes e colmos Cana de açúcar, capim elefante Simbiose Anabaena azollae Cavidade foliar Azolla. Anabaena sp. Liquens Fungos + algas Nostoc Nódulos radiculares Pecíolo da folha Cycadaceae, Baweniaceae e Zamiaceae. Gunnera, Eleaganus Frankia Nódulos radiculares Casuarina, Alnus Richelia intracelularis Intracelular Diatomaceas Rhizobium Nódulos radiculares Leguminosas Bradyrhizobium Nódulos radiculares e caulinares. Leguminosas e Parasponia Azorhizobium Nódulos caulinares e radiculares Sesbania (leguminosa) Synorhizobium Nódulos radiculares Leguminosas Quadro Classificação simplificada das bactérias fixadoras de nitrogênio mais estudadas BNL Associativas Vida livre 2.2 Fixação biológica de N N2 + 8é + 8 H+ 16 ATP-Mg Nitrogenase 2 NH3 + H2+ 16 Pi + 16 ADP Quadro. Estimativas de fixação de nitrogênio em diversas espécies leguminosas FONTE: Siqueira & Franco, 1988 Espécie leguminosa N2 fixado kg de N/ha/ano ou ciclo Produtoras de grãos Soja (Glycine max) 60 - 178 Feijão (Phaseolus vulgaris) 2,7 - 110 Caupi (Vigna unguiculata) 73 - 354 Amendoim (Arachis hypogaea) 72 - 124 Guandu (Cajanus cajan) 168 - 280 Calopogonio (Calopogonium mucunoides) 370 - 450 Feijão mungo (Vigna mungo) 63 - 342 Grão de bico (Cicer arietinum) 50 - 103 Ervilha (Pisum sativum) 52 - 77 Forrageiras Leucena (Leucaena leucocephala) 500 - 600 Centrosema (Centrosema pubescens) 126 - 398 Estilosantes (Stylosanthes spp.) 34 - 220 Pueraria (Pueraria phaseoloides) 30 - 99 Espécie arbórea Acacia (Acacia mearnsii) 200 Floresta tropical Em regeneração 71 - 78 Após estabilização (40 anos) 35 - 45 FBN Figura Nódulos em raízes de soja 2.3 Fixação Industrial a) Oxidação direta O N NO O NO H O 2 2 2 2 22 2∆ → + → + 3 22 2 3NO H O HNO NO+ → + - Objetiva passar o N2 para formas combinadas b) Síntese da amônia 3 H2 + N2 →2 NH3 - Consumo de energia: 16.800 kcal por kg de NH3 - A NH3 é matéria prima de vários fert. nitrogenados 3 FORMAS DE N NO SOLO Orgânico (cerca de 98%) aminoácidos proteínas aminoaçúcares DNA RNA Mineral (2%) NO2 - (efêmero no solo) NH4+ NO3- 3.1 Fatores que afetam o teor de N no solo - Teor de matéria orgânica - Precipitação pluviométrica: produção vegetal, fixação atm. - Temperatura - T °C < 0 não há atividade microbiológica - T °C 40 a 60: alta taxa de mineralização -Teor de argila: > argila > CTC > produção vegetal > M.O > N - Cobertura vegetal - Sistema de cultivo 4 Transformações do N no solo - Mineralização - Imobilização - Nitrificação - Desnitrificação 4.1 Mineralização - Converte N orgânico em N mineral (N-NH4+) - Necessário atuação de microrg. (quimioorganotróficos) R-NH2 + H2O----------------------------------------→ NH3 + R-OH2 + ATP NH3 + H2O -------------------→ NH4+ + OH- Hidrólise enzimática Bactérias, fungos, actnomicetos AMONIFICAÇÃO: MINERALIZAÇÃO (AMINAÇÃO + AMONIFICAÇÃO) AMINAÇÃO: Proteína-----------------------------→R- NH2 + CO2 + ATP+... Hidrólise enzimática Fungos, actnomicetos FATORES QUE AFETAM A MINERALIZAÇÃO • Umidade • Reação do solo • Temperatura • Qualidade do substrato (relação C/N) Destinos do NH4+ formado NH4+ PERDIDO POR VOLATILIZAÇÃO (NH3) EM pH ALTO ABSORVIDO PELAS PLANTAS LIXIVIADO FIXADO POR MINERAIS 2:1 NITRIFICAÇÃO IMOBILIZADO POR MICRORGANISMOS Quadro Quantidade de N mineral em amostras de solos incubadas por diferentes períodos, em função da adição de palha e uréia (1) Tratamento Incubação (meses) 0 1 2 --------------------- mg/vaso -------------------- Testemunha 12 a 27 b 36 b Palha (C/N = 38:1) 12 a 5 c 26 c Palha + uréia 12 a 55 a 95 a (1) Médias, na mesma coluna, seguidas por letras iguais não são significativamente diferentes ao nível de 5 %, pelo teste de Fisher. FONTE: Sampaio & Salcedo (1993) CO(NH2)2 + 2 H2O urease → (NH4)2CO3 → 2 NH4+ + CO3 2- Mineralização da uréia 4.2 Imobilização - Converte N mineral em N orgânico (microrg.) - Depende da C/N C/N = 20:1=> I = M C/N > 30:1 => I > M C/N < 20:1=> I < M 4.3 Nitrificação: ocorre em duas etapas Nitritação NH4+ + 3O2 → 2NO2- + 2 H2O + 4H+ Nitrosomonas NO2- + O2→ 2NO3- Nitratação Nitrobacter NO3- PERDIDO POR DESNITRIFICAÇÃO LIXIVIADO ABSORVIDO PELAS PLANTAS IMOBILIZADO POR MICRORGANISMOS Destinos do NO3- Quadro. Quantidades médias de NO3- e NH4+ encontradas na solução lixiviadas em colunas de três solos 1/ Solo Argila NH4+ NO3- % ---------------- mg --------------- 1 14 160 950 2 59 105 610 3 35 220 715 1/ Adaptado de Dias (1992) > TEOR DE ARGILA: < PERDAS DE N 4.4 Desnitrificação 2NO3-→ 2NO2-→ 2NO → N2O → N2 Perdidos por volatilização Forma oxidada Forma reduzida Eh potencial (V) O2 H2O 0.38 a 0.32 NO3- N2 0.28 a 0.22 Mn+4 Mn+2 0.22 a 0.18 Fe+3 Fe+2 0.11 a 0.08 SO2-2 S-2 -0.14 a -0.17 CO2 CH4 -0.2 a -0.28 Quadro Destino do N aplicado (60 kg/ha) em cobertura, na forma de ureia (15N), em um Latossolo sob cerrado cultivado com a cultura do milho1/ Destino do nitrogênio quantidade proporção do aplicado kg/ha % N-recuperado 34 56 N-retido no solo (0-90 cm) 14 23 N-perdido por lixiviação 2 4 N-perdido outros processos 9 14 N-mineralizado estimado 54 --- 1/ Adaptado de Coelho (1987) Tabela 2 Destino do nitrogênio aplicado a uma determinada lavoura. Destino % do N aplicado Absorvido pelas plantas (parte aérea) 40-60 Incorporado ao solo como N-orgânico 20-50 Adsorvido pelos colóides 3-20 Perdido por volatilização 2-30 Pedido por lixiviação 2-10 DEFINIÇÃO DA ADUBAÇÃO NITROGENADA - Princípio da adubação nitrogenada N (kg/ha) = (RNC – SNS) f RNS = Requerimento de N pela cultura (produção de matéria seca) SNS = Suprimento de N pelo solo f = fator de eficiência de uso de N (cultura bem manejada: f = 1,33 = 1/0,75) - MÉTODOS EMPREGADOS Teor de nitrato no solo (USA) Teor de M.O (RS SC) Produtividade esperada (SP) N-NO3- ClasseProdutividade esperada (kg/ha) 3.770 5.020 6.280 7.530 8.790 10.040 11.300 12.560 13.810 15.070 Kg/ha ----------------------------------------------kg/ha----------------------------------------------------------- 28 Muito baixo 90 123 146 168 190 224 226 280 314 - 56 Baixo 67 90 112 134 168 190 224 246 280 314 112 Médio 0 34 56 78 112 134 168 190 224 258 224 Alto 0 0 0 0 0 22 56 78 112 146 336 Excessivo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 34 Tabela 3 Sugestão de doses de nitrogênio para o milho em função do teor de nitrato no solo Tabela 4 Quantidades de nitrogênio para adubação do milho nos estados do RS e SC. Teor de M.O (%) Expectativas de rendimento < 3t/ha 3-6t/ha > 6t/ha -------------------------------kg/ha------------------------------------ ≤ 2,5 80 130 160 2,6-3,5 70 110 140 3,6-4,5 60 90 120 4,6-5,5 50 80 100 > 5,5 ≤ 40 ≤65 ≤80 Tabela 5 Quantidades totais de nitrogênio para adubação do milho no estado de SP. Produtividade (t/ha) esperada Classe de resposta a nitrogênio 1 2 3 -------------------------------kg/ha----------------------------------- 2-4 50 30 20 4-6 80 60 40 6-8 120 90 60 8-10 150 120 80 10-12 170 140 100 1.Alta resposta esperada: com muitos anos de plantio contínuo de gramíneas. 2. Média resposta esperada: solos muito ácidos que serão corrigidos: com plantio anterior com leguminosas. 3. Baixa resposta esperada: solos em pousio por 2 anos ou mais, ou após pastagem; cultivo intenso com leguminosas Fertilizantes orgânicos contendo nitrogênio Fertilizante % de N Esterco de curral 0,5 Esterco de galinha 2,0 Torta de algodão 7,0 Torta de mamona 6,0 Farinha de carne 10,0 Torta de amendoim 8,0 Farinha de sangue 8,0 Torta de cana-de-açúcar 1,4 Palha de cereais 0,4-0,8 Feijão gandu 1,8 Palha de leguminosas 1,2- 2,0 Material Relação C/N Feno de alfafa 13 Trevo doce (florescimento) 15 Trevo doce (velho) 26 Lupinus (tremoceiro) 20 Palha de trigo 84 Serragem (muito variável) 300 Aveia (perfilhamento) 17 Aveia (espigamento) 27 Aveia (maturidade) 41 Feijão gandu 29 Aveia (palha) 74 Milho: palhas 112 Feijão: palhas 32 Mucuna preta 22 Fonte: Adaptado de Bissani et al. (2004). Relação C/N de alguns materiais orgânicos � Ureia (45% de N) � Sulfato de amônio (20% de N) � Nitrato de amônio (34% de N) � Amônia anidra (83% de N) � DAP (16% de N) � Nitrato de cálcio (12% de N) � Nitrato de potássio (14% de N) � Nitrato de sódio (15% de N) Fertilizantes nitrogenados minerais mais comuns
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