7 Aula LSO 526 Fertilizantes nitrogenados

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
Prof. Dr. Rafael Otto
Piracicaba, SP
11 e 12 de maio de 2017
Fertilizantes nitrogenados: 
obtenção, características, ação
fertilizante e emprego
LSO-526 ADUBOS E ADUBAÇÃO
Atmosfera: Possui 78% de nitrogênio em volume
na forma de gás inerte  1015 t de N
Todo o N do solo vem da atmosfera
Elemento Composição (%)
Nitrogênio 78
Oxigênio 21
CO2 0,038
Outros gases 0,962
• 1909 – Alemanha
• Idealizador: Fritz Haber 
• Larga escala: Carl Bosch (BASF)
• Primeira Guerra Mundial
• Produção de explosivos (Nitrato de Sódio-Chile)
• Prêmio Nobel: Haber (1920) e Bosch (1931) 
SÍNTESE DE NH3
Early NH3 plant at Oppau, Germany (1913)
Source: Smil (2001)
Um pouco de história...
1909
SÍNTESE DE NH3
1921 2000
* Museu de Berlim * BASF *Planta industrial em
Trinidad
“A síntese industrial de amônia a partir do N2 e H foi mais
importante do que a invenção do avião, da energia nuclear,
dos vôos espaciais e da televisão. A expansão da população
mundial de 1,6 bilhões para os atuais 6 bilhões de pessoas
não seria possível sem a síntese de amônia”
Fonte: Smil (2001) – Enriquecendo a terra
Produção de amônia
Adições de N ao solo
Entradas de N no solo
Fixação biológica de N
Descargas elétricas (raios)
Mat. orgânico (estercos, 
restos vegetais, etc.) 
NATURAIS ADUBAÇÕES
Fertilizantes minerais
Fertilizantes orgânicos
Fertilizantes 
organominerais
Descargas elétricas
• Quebra do N atmosférico pelos raios;
• Conversão do nitrogênio em óxidos e, 
posteriormente HNO3
– transporte pelas águas das chuvas
– Infiltração no solo
– Nitratos disponíveis às plantas
Fixação biológica de N
• Leguminosas;
• Assimilação do N2 atmosférico por microrganismos:
– Fungos;
– Algas;
– Bactérias: 
• Rizobium;
• Azotobacter;
• Beijerinkia.
Fonte: interna.coceducacao.com.br
Produção de fertilizantes N
H2SO4
CO2
H2O
H3PO4
O2
Fosfatos de rocha
NH3
NaCO3
Nitrofosfatos
Nitrato de amônio (NH4NO3)
Nitrato de sódio (NaNO3)
Sulfato de amônio (NH4)2SO4
Ureia CO(NH2)2
Aquamônia (NH4OH)
Fosfatos de amônio 
(MAP e DAP)
(NH4H2PO4) e (NH4)2HPO4
(LOPES, 2005)
NH3
HNO3
Fonte: IFA, 2013
Consumo de fertilizantes nitrogenados no Brasil
(% do total)
1 1 2 3
20 21 21 19 21 19 15 18 16 15
15
22 14 10 12 12 15 16
20 17 20 18
58
65 68 68 68 66 69
61 65 63 64
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
CAN Nitrato de Amônio Sulfato de Amônio Ureia
Amônia
• Base para produção dos fertilizantes nitrogenados;
• Alta concentração de N – 82%;
• Baixas temperaturas e alta pressão;
• Necessita de aplicação diferenciada (injeção);
• Produto com alto risco para manuseio;
• Produto susceptível a altas perdas.
Fonte: www.quimitec.com.br
Nitrato de amônio
• Neutralização do HNO3 pela amônia anidra
• Produto granulado de alta solubilidade
• Concentração de nitrogênio  ~ 33% N
• Possui as 2 formas de absorção pelas plantas:
– NH4
+  absorvido ou nitrificado
– NO3
-  absorvido, lixiviado ou desnitrificado
• Problemas de higroscopicidade
• Venda controlada pelo exército (potencial 
explosivo)
Sulfato de amônio
• Síntese industrial: neutralização do ácido sulfúrico 
pela amônia anidra
• Subproduto industrial: produção de caprolactama
(Nylon)  Principal fonte
• Produto granulado ou cristais de alta solubilidade;
• Concentração de nitrogênio  21% de N;
• Possui enxofre em sua composição (24%);
• Maior poder acidificante entre os nitrogenados
Ureia
• Fonte de N mais utilizada (65%)
• Altamente solúvel
• Alta concentração de nitrogênio  ~45% de N
– Transporte
– Armazenagem
– Aplicação
• Produto na forma granulada ou prill (pérolas)
• Muito susceptível a perdas por volatilização 
(NH3)
Menores custos!
Outras fontes de N
• MAP e DAP:
– Reação da amônia com ácido fosfórico
– São adubos fosfatados porém contendo nitrogênio (10% 
de N; e 17% de N respectivamente)
– Solúveis e alto teor de P2O5(48% no MAP e 45% no DAP)
• Nitrocálcio (14% de N e 16% de Ca)
• Cloreto de amônio (25% de N)
• Nitrato de potássio (12% de N e 44% de K2O)
Fontes orgânicas de N
• Cama de frango: 
– concentração de N mínima de 1%
– Muito disputada hoje
– Proximidade de regiões produtoras
• Estercos (concentração mínima de 1%):
– Poedeiras
– Bovinos
– Suínos
*Devem possuir baixa umidade
Fonte: CPT, R7 e O2 
comunicação (respectivamente)
Efeitos no solo
Transformações
Acidificação 
Salinidade
Higroscopicidade
Empedramento
Nitrificação: NH4
+ + 2O2  NO3
- + H2O + 2H
+
Mineralização: N orgânico NH4
+
Hidrólise da ureia: CO(NH2)2 + 2H
+ + H2O  2NH4
+ + H2CO3
NH4
+ + OH- NH3 + H2O
Imobilização: NH4
+ ou NO3
- N orgânico
Desnitrificação: NO3
- NO2
- NO N2O N2
Lixiviação: NO3
- águas subterrâneas
Inibidor de urease, fertilizantes de liberação lenta
Inibidor de nitrificação
Inibidor de nitrificação, fertilizantes de liberação lenta
Inibidor de nitrificação
TRANSFORMAÇÕES DO NITROGÊNIO 
(e o que o homem tem feito para alterá-lo)
Acidificação
Nitrificação: 
2NH4
+ + 3O2 2NO2
- + 2H2O + 4H
+
2NO2
- + O2 2NO3
-
Fertilizante Equivalente CaCO3
por kg de N
por t do 
produto
_______________ kg ________________
Amônia anidra -1,80 -1.480
Ureia -1,80 -790
Sulfato de Amônio -5,35 - 1.070
MAP -5,00 -450
Nitrato de Amônio -1,80 -580
Nitrocalcio 0 0
Nitrato de cálcio +1,35 +190
Nitrato de sódio +1,80 +270
Nitrato de potássio +2,00 +260
Fonte: Raij et al. (1997) e IFDC (1979)
Índice de acidez dos fertilizantes 
nitrogenados
Perdas de N
Volatilização
Lixiviação
Desnitrificação
1) CO(NH2)2 + H2O + 2H
+  2NH4
+ + H2CO3
2) NH4
+ + OH- NH3 + H2O
volatilização
Reações da Ureia no solo
urease
VOLATILIZAÇÃO DE AMÔNIA
pH = 5,5 6,0 6,5 6,5
NH4
+ = 100% 100% 90% 90%
NH3 = 0% 0% 10% 10%
pH = 5,5 6,0 7,5 9,0
NH4
+ = 100% 100% 90% 50%
NH3 = 0% 0% 10% 50%
COMPORTAMENTO DA UREIA APÓS HIDRÓLISE NO SOLO
Secamento do solo e vaporação da água: 
amônia para atmosfera!
UREIA APLICADA EM SOLO ÚMIDO 
(APÓS A CHUVA)
UREIA APLICADA EM SOLO SECO
(ANTES DA CHUVA)
Ilustração de Otto (2017)
ALTAS PERDAS
BAIXAS PERDAS
Média de 30%
CO(NH2)2 + H2O NH3 + CO2
NH3 SOLO
UREASE
Necessário incorporação – dificultação pela palha
Vieira, 2009
- Perdas de N-NH3 por volatilização
- Plantio direto de milho sobre aveia e plantio convencional 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
N
 v
o
la
ti
li
z
a
d
o
 a
c
u
m
u
la
d
o
, 
%
 d
o
 a
p
li
c
a
d
o
SA NA UR
Plantio convencional
Superficial
Incorporado
Aplicação
:
Dose de N: 100 kg/ha
SA NA UR
Plantio direto
Fonte: Lara-Cabezas (1998)
Medida mitigadora
• Incorporação da ureia
• Aplicação em solo seco (antes da
chuva)
• Uso de inibidores de urease
Lixiviação
• Percolação do nutriente pelo perfil de solo;
• NO3
- (não fica retido na CTC).
NO3
-
NO3
-
NO3
-
NO3
-
Medida mitigadora
• Parcelamento das adubações de modo a evitar o 
excesso de nutriente no solo.
• Utilizar fertilizantes com inibidores de 
nitrificação (pouco usados no Brasil)
Desnitrificação
• Produção de formas gasosas de N a partir do NO3
-
• Bactérias anaeróbias facultativas:
– Bacilus
– Pseudomonas
– Spirilum
– etc.
NO2
-NO3
- H2N2O2 N2O N2
desnitrificação
Medida mitigadora
• Não aplicar fertilizantescom fonte de N 
nítrica (ex. nitrato de amônio) em 
condições de solo alagado  nessa 
situação, esperar o solo secar
• Utilizar fertilizantes com inibidor de 
nitrificação
• Se for arroz irrigado, dar preferência ao 
uso de ureia
Recomendação
Análise de solo
Extração da cultura
Curvas de respostas
Análise foliar
experimentos
CerasEnxofrelátexturfasPolímeros
Nitrificaçãourease
Iso
butilaldeídocrotonaldeídoformaldeído
Fertilizantes de eficiência aumentada
•
•
Tecnologias
FERTILIZANTES DE EFICIÊNCIA AUMENTADA
A) Fertilizantes de liberação lenta
• Recobertos, encapsulados, insolúveis, etc
B) Fertilizantes estabilizados
• Contêm aditivos ou inibidores
A) FERTILIZANTES DE LIBERAÇÃO LENTA
A) FERTILIZANTES DE LIBERAÇÃO LENTA
Coberturas com polímeros
B) FERTILIZANTES ESTABILIZADOS
• Inibidores de Nitrificação: caros e pouco 
usados no Brasil, devido ao potencial 
limitado de perdas de nitrato por lixiviação
• Inibidores de Urease: muito usado, devido 
ao alto potencial de perdas de NH3 por 
volatilização e custo relativamente barato
B) FERTILIZANTES ESTABILIZADOS
B) FERTILIZANTES ESTABILIZADOS
OBJETIVO  Retardar a hidrolise da ureia e as perdas de NH3
Fonte: Silva et al (2017) - Agronomy Journal
0
10
20
30
40
0 7 14 21 28 35 42
Cu
mu
lat
ive
 NH
3lo
ss 
(%
 of
 N 
ap
pli
ed
)
Days after fertilizer urea application
UREA UREA+NBPT
NH₃ = 31.03/(1 + exp( – (t – 4.82)/1.35)) NH₃ = 14.78/(1 + exp( – (t – 8.32)/2.11))
UREA UREA+NBPT
31% 
15% 
Ureia
Ureia + NBPT
Inibidores da urease
Ex: NBPT
Fonte: Agrotain
B) FERTILIZANTES ESTABILIZADOS
FATORES QUE AFETAM A RESPOSTA À 
ADUBAÇÃO NITROGENADA
• Rotação de culturas
• Uso de subprodutos
• Condições climáticas
NH4
+
ROTAÇÃO DE CULTURAS
NH4
+ + O2 NO3
-
Braquiolactanas
X
Crotalaria spectabilis
NH4
+ + NO3
-
A ROTAÇÃO SOJA-MILHO REDUZ A RESPOSTA 
DO MILHO À ADUBAÇÃO NITROGENADA
Fonte: Site da Pioneer (2013)
Rotação Soja-Milho
Milho sobre milho
Sem irrigação
ROTAÇÃO DE CULTURAS
NH4
+ + NO3
-
• Milho verão :
0,8 a 1,1 kg N saco-1 após soja no ano anterior
1,1 a 1,2 kg N saco-1 após milho ou sorgo
• Milho safrinha: 
0,4 a 0,6 kg N saco-1 (devido ao residual da soja)
TORTA DE FILTRO
VINHAÇA
USO DE SUBPRODUTOS
VINHAÇA + TORTA DE FILTRO NO 
PLANTIO
80 80
87
81 83
0
50
100
150
0 50 100 150 200
P
ro
d
u
ti
v
id
a
d
e
 (
t/
h
a
)
Dose de N (kg/ha)
Sem aumento
Fonte: Otto et al (2013)
169
187 193
202 206 212
y = -0,0003x2 + 0,2346x + 170,63
R² = 0,9861; P < 0,0001
0
50
100
150
200
250
0 60 120 180 240 300
P
ro
d
u
ti
v
id
a
d
e
(s
c
h
a
-1
)
Doses de N (kg ha-1)
191
204 sc ha-1
Dose econômica de N (kg ha-1)
CONDIÇÕES CLIMÁTICAS
Resposta do milho-safra ao N – SEM RESTRIÇÃO HIDRICA
Fonte: Vitti et al (dados não publicados)
102 101 103 98 90 82
y = -0,0663x + 105,71
R² = 0,7918; P < 0,0004
0
50
100
150
200
250
0 60 120 180 240 300
P
ro
d
u
ti
v
id
a
d
e
(s
c
h
a
-1
)
Doses de N (kg ha-1)
Seca severa no 
florescimento do milho
Resposta do milho-safra ao N – COM RESTRIÇÃO HIDRICA
Fonte: Vitti et al (dados não publicados)
CÁLCULO DA DOSE ÓTIMA E DOSE 
ECONÔMICA DE NITROGENIO
Curva de resposta ao N de soqueira de cana-de-açúcar
(obtida a partir de resultados de 37 sites)
Fonte: Castro e Otto (2013)
y = -0,0005x2 + 0,136x + 86,112
R² = 0,741
70
80
90
100
0 40 80 120 160 200
P
r
o
d
u
ti
v
id
a
d
e
 (
t/
h
a
)
Dose de N (kg/ha)
Considere a equação da curva:
y = a + b x – c x2
y = 86,112 + 0,136 x – 0,0005 x2
1) Dose de N que proporciona maior produtividade
- Derive a equação e a iguale a zero
dy = 0
dx
dy = b - 2 c x
dx
y = 86,112 + 0,136 x – 0,0005 x2
0 = 0,136 - (2*0,0005x)
0,001 x = 0,136
x para maior produtividade = 136 kg/ha N 
COMO CALCULAR A MELHOR DOSE DE N?
2) Dose de N mais econômica
- Derive a equação e a iguale à relação de preço
dy = relação de preço
dx
dy = b - 2 c x
dx
Ureia: R$1.200,00/t ou R$2,67/kg
Cana-de-açúcar: R$ 60,00/t
Relação de preço = 2,67/60 = 0,0445
y = 86,112 + 0,136 x – 0,0005 x2
0,0445 = 0,136 - (2*0,0005x)
0,0445 – 0,136 = - 0,001 x
- 0,0915 = - 0,001 x 
X para maior retorno econômico = 92 kg/ha N
COMO CALCULAR A MELHOR DOSE DE N?
CONCLUSÕES
1. N é um elemento caro e que pode poluir o ar e água
2. Ureia é a principal fonte de N utilizada no Brasil
3. A ureia sofre perdas por volatilização quando aplicada
sobre o solo ou sobre a palha. Mitigação:
• Incorporação
• Aplicação em solo seco (antes da chuva)
• Inibidores de urease
4. Fertilizantes de liberação lenta: permitem redução de
parcelamento, porém custam caro
5. Como não existe análise de solo para N, a
recomendação se baseia em curvas de resposta,
histórico da área e expectativa de produtividade
Obrigado!