Nitrogênio ciclo

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Ciclo do nitrogênio 
Profª: Fernanda Alves Oliveira 
Disciplina: Microbiologia dos Solos 
Curso: Agronomia – 5º período 
Nitrogênio 
• O nitrogênio (N) é um importante constituinte 
da terra; 
– Presente principalmente na litosfera, seguida da 
atmosfera e biosfera; 
• 98% do N existente se encontra nas rochas e fundo de 
oceanos; 
• N2 representa 78% dos gases da nossa atmosfera 
(segunda maior reserva); 
• Na biosfera, o N está 96% na matéria orgânica morta e 
apenas 4% nos organismos vivos (destes, 94% encontra-
se nas plantas). 
Fonte: alunosonline.uol.com.br. 
– O N do solo geralmente encontra-se em formas 
quimicamente estáveis; 
 
– Fixação do N2 atmosférico é necessária para que o 
mesmo possa ser utilizado; 
• Fixação biológica (grande maioria); 
• Via raios; 
• Ação antrópica; 
– Cultivo intensivo acelera a mineralização da massa orgânica do 
solo e promovo grande adição de N como fertilizante nas 
lavouras; 
– O plantio direto e o plantio de leguminosas enriquecem o solo em 
N. 
 
Nitrogênio 
De todos os elementos que circulam no sistema solo-planta-
atmosfera, o nitrogênio é o que sofre maior número de 
transformações bioquímicas no solo. 
• Elemento importante para a formação de 
moléculas importantes à vida: 
– Proteínas; 
– Ácidos nucléicos (DNA, RNA); 
– Clorofila; 
– Compostos secundários, etc. 
 
 
 
• Formas quimicamente disponíveis de N: amônio 
(NH4
+), nitrito (NO2
-), nitrato (NO3-), e ureia 
((NH2) 2CO). 
 
Nitrogênio 
O nitrogênio é o nutriente que mais limita o crescimento 
das plantas e a produção agrícola! 
Fonte: www.asiacomentada.com.br. 
Ciclo do nitrogênio 
Ciclo do nitrogênio 
Fonte: sites.google.com. 
Mineralização/imobilização 
– Ocorre principalmente na biomassa e fração ativa 
(N orgânico) 
Ciclo do nitrogênio 
N orgânico NH4
+ 
Decomposição: N orgânico 
transformado em amônia por 
fungos e bactérias. 
 
NH4
+ pode ser utilizado pelas 
plantas ou transformados em 
nitrito NO2
-), nitrato (NO3
-) 
pelo processo de nitrificação. 
 
Fonte: www.asiacomentada.com.br. 
– A mineralização do N envolve ação de enzimas 
extracelulares que quebram proteínas, liberando 
peptídeos e aminoácidos. 
Ciclo do nitrogênio - Mineralização/imobilização 
Ciclo do nitrogênio - Mineralização/imobilização 
Produz NH3 e compostos 
orgânicos intermediários 
(álcoois, aldeídos e ácidos 
orgânicos) 
– O NH3 produzido se equilibra no solo com H2O 
formando NH4
+, que é absorvido ou sofre 
nitrificação. 
Ciclo do nitrogênio - Mineralização/imobilização 
Amonificação – é a conversão do N-orgânico em amônia. 
NH3 NH4
+ 
Amonificação 
 
Imobilização de N pelos micro-organismos na 
formação de componentes estruturas (quitina, 
peptídeoglicanos, proteínas, etc.). 
– Ocorre maior mineralização de N em solo de 
cultivo convencional do que no plantio direto; 
• Revolvimento do solo que promove a aeração e a ação 
de micro-organismos; 
• Não continuidade do ciclo. 
Ciclo do nitrogênio - Mineralização/imobilização 
São prejudicados pela agitação mecânica do solo 
– Fatores que influenciam na imobilização são os 
mesmos da atividade microbiana no solo: 
• Relação estreita entre C:N; 
• Temperatura; 
• Umidade, etc. 
 
– A mineralização/imobilização é intensa em 
condições aeróbias e pequena em condições 
anaeróbias. 
Ciclo do nitrogênio - Mineralização/imobilização 
Ambientes anóxicos 
• Menor biomassa 
• Menor imobilização 
• Baixa demanda de N 
Ambientes óxicos 
• Maior atividade biológica 
• Maior demanda de N 
– Atividade da urease é um indicador da qualidade 
do solo; 
 
• Função de quebrar a ureia (proveniente da urina dos 
animais e de fertilizantes) em NH3, que é rapidamente 
oxidado a NO3
- nos solos aerados (nitrificação); 
 
• Processo predominantemente biológico. 
Ciclo do nitrogênio - Mineralização/imobilização 
((NH2)2 CO) + H2O CO2 + 2NH3 
Urease 
Nitrificação 
 
Ciclo do nitrogênio 
NH4
+ NO2
- 
Transformação do amônio em 
nitrato com a obtenção de energia 
por bactérias quimioautotróficas e 
por fungos em certas condições. 
Fonte: www.asiacomentada.com.br. 
• O processo ocorrem em duas etapas: 
1. Nitritação – transformação de amônio a nitrito 
mediada, por exemplo, por bactérias do gênero 
Nitrosomonas. 
 
2. Nitratação – transformação do nitrito a nitrato, 
realizadas por bactérias do gênero Nitrobacter. 
NH4
+ NO2
-
 NO3
- 
Ciclo do nitrogênio – Nitrificação 
Nitrosomonas Nitrobacter 
– Bactérias do gênero Pseudomonas, Bacillus, 
Corynebacterium e Achromobacter também são 
capazes de fazer nitrificação; 
 
– Algumas leguminosas são capazes de fixar N2 a 
partir da asparagina que é posteriormente 
convertida em NO2
- e NO3
-. 
 
Ciclo do nitrogênio – Nitrificação 
 
Ciclo do nitrogênio – Nitrificação 
• A nitrificação bacteriana é a principal via de nitrificação no solo, sendo 
influenciada por vários fatores, tais como: 
 
a) Aeração: a nitrificação depende de oxigênio pois é um processo estritamente aeróbio. 
Em ambientes anaeróbios este processo não ocorre; 
 
b) Temperatura: Mais favorável na faiza de 26 a 32ºC, cessando acima de 51ºC e sendo 
pouco formado abaixo de 5ºC; 
 
c) Umidade: além de estar indiretamente relacionada com a aeração, altos índices de 
umidade reduzem a nitrificação por não favorecer o desenvolvimento de micro-
organismos aeróbios. 
 
d) pH: micro-organismos responsáveis pela nitrificação atuam em pH neutro a alcalino 
(pH 6,6 a 8), sendo muito reduzida em pH menor que 6 e nula em menos que 4,5; 
 
e) Fertilizantes: quantidades elevadas de fertilizantes a solos alcalinos inibem a segunda 
fase da nitrificação. A amônia formada é tóxica a Nitrobacter, sem exercer influência 
prejudicial para Nitrosomonas. Como resultado, quantidades tóxicas de nitrito poderãõ 
acumular-se no solo. 
 
f) Matéria orgânica e relação C:N: quanto menor for essa relação maior será a 
formação de nitrato pelos micro-organismos. 
 
g) Fatores tóxicos: concentrações elevadas de certos metais e xenbióticos também 
podem inibir a nitrificação. 
Ciclo do nitrogênio – Nitrificação 
• Uma vez formado o NO3
- no solo, ele pode: 
 
a) Ser absorvido pelas plantas; 
 
b) Ser reutilizado pelos micro-organismos, caso ocorram condições 
favoráveis à imobilização; 
 
c) Lixiviação devido ao intenso fluxo de água e ao fato dele ser muito 
móvel no solo; 
 
d) Sofrer redução (desnitrificação) em baixa condição de oxigênio. 
 
• A maioria das plantas assimila preferencialmente NO3
-; 
 
– Dependência com a nitrificação biológica. 
 
– Capacidade nitrificadora é bom indicador de fertilidade do solo. 
 
– Porém em solos lixiviados (com práticas excessivas de irrigação, por 
exemplo) altos índices de NO3
- podem contaminar o lençol freático. 
Ciclo do nitrogênio – Nitrificação 
Desnitrificação 
– A redução de N culminam na perda de N do solo e 
formação de gases; 
• Alguns gases causam destruição da camada de ozônio (O3) 
 
– A redução pode ocorrer por: 
 
a) Redução assimilatória: incorpora o N à célula na forma R-NH2. 
Ocorre em condições de baixa concentração de NH4, também 
conhecido como imobilização do NO3
-. 
 
b) Respiração do nitrato: em condições de falta de oxigênio o 
nitrito (NO3
-) é reduzido a nitrato (NO2
-) e é a principal via de 
redução de NO3
- no solo. 
 
c) Redução dissimilatória de NO3
- para NH+: feita por bactérias 
em condições anaeróbias.
d) Desnitrificação respiratória: ocorre em condições anaeróbias e 
surge em sequência à nitrificação gerando os gases N2 > N2O > 
NO. 
Ciclo do nitrogênio 
Ciclo do nitrogênio – Desnitrificação 
 
• Processo realizado por 
bactérias anaeróbias 
facultativas; 
• Essa reação é 
irreversível e faz o 
balanço do ciclo do N; 
• Óxido nitroso (N2O) 
agrava o efeito estufa. 
Fonte: www.asiacomentada.com.br. 
 
Ciclo do nitrogênio – Desnitrificação 
• 20 a 30% do N adicionado em culturas agrícolas é perdido 
pela desnitrificação ou volatilização; 
 
– É um insumo caro que deve ser utilizado de forma minimizada 
para não ser desperdiçada e nem causar impacto ambiental. 
 
• Os principais fatores que regulam a desnitrificação são: 
 
a) Umidade e aeração do solo: a desnitrificação é acentuada em 
solos com umidade superior a 80%, mas ambos os processos 
de nitrificação e desnitrificação podem coexistir devido a 
micro sítios no solo; 
 
b) pH e temperatura: ideal em pH 6 a 8 e temperaturas acima de 
5ºC e máxima de 75ºC. 
 
c) Teor de nitrato e de carbono: quanto maior o teor de ambos, 
maior será a nitrificação, pois as bactérias heterotróficas 
utilizam estas moléculas para produzir energia. 
Ciclo do nitrogênio – Desnitrificação 
• Algumas bactérias conseguem fazer ambos os 
processos de nitrificação seguida de desnitrificação, 
também chamada de ‘desnitrificação nitrificante’; 
 
– Realizada por nitrificantes autotróficas, como a 
Nitrosomonas europaea; 
– Ocorrem em solos fertilizados com muito N mineral, 
elevada disponibilidade de substrato orgânico e baixo O2. 
Ciclo do nitrogênio – Desnitrificação 
 
Ciclo do nitrogênio 
Obrigada!