Nitrogênio no solo

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NITROGÊNIO
- É um nutriente essencial primário para a planta, responsável principalmente por realizar processos fotossintéticos
- É absorvido pelas raízes de forma REDUZIDA (NH4+) ou OXIDADA (NO2-/NO3-)
ASSIMILAÇÃO DO NITROGÊNIO NA PLANTA
-A assimilação ocorre nas células da epiderme e do córtex, o nitrogênio é absorvido fundamentalmente na forma de íon nitrato (NO3-) ou como íon amônio (NH4+). Na maioria das plantas, tanto as raízes como as folhas são capazes de reduzir nitratos.
- O nitrogênio atmosférico não pode ser assimilado pela planta, exceto nos grupos que formam simbiose com bactérias fixadoras de N.
- É necessário que ocorra a redução de nitrato a amônio, e para isso são utilizadas duas enzimas diferentes; NITRATO REDUTASE, que reduz o nitrato(NO3-) a nitrito(NO2-) e a NITRITO REDUTASE, que reduz o nitrito até amônio(NH4+).
- O íon amônio é extremamente tóxico para as plantas. Tanto aquele absorvido pelas raízes, como o produzido diante a redução dos nitratos, são metabolizados rapidamente mediante sua incorporação em aminoácidos.
- NA PLANTA, o nitrogênio é assimilado em forma de aminoácidos, que formarão proteínas e ácidos nucleicos, tornando-se parte integral da clorofila. Dessa forma, têm uma função indispensável de conversão da luz em energia química para a fotossíntese.
- Fisiologicamente estimula o crescimento vegetativo da parte aérea e das raízes.
NITROGÊNIO NO SOLO
- No solo o N se encontra de duas formas; N-Orgânico e N-Inorgânico. O Orgânico apresenta-se de forma não disponível, sendo moléculas de variados graus de recalcitrância e fazendo parte de organismos vivos, já o Inorgânico é prontamente disponível sendo o NH4+, NO3- e pequenas porções de NO2-
- O Nitrogênio pode ingressar no sistema de diversas formas, sendo elas; DEPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA, causada pela ação dos relâmpagos e pela chuva, FIXAÇÃO BIOLÓGICA SIMBIÓTICA/ASSOCIATIVA, por ação das bactérias noduladoras de vida livre e por ADUBAÇÃO MINERAL OU ORGÂNICA.
- O nitrogênio na relação com o solo proveniente da fixação industrial, causada pela adubação, só é absorvido pela planta em menos de 30%,, enquanto a maior parte do N-inorgânico absorvido é proveniente do solo.
- Mesmo sendo primordial, o é considerado um nutriente caro pois é encontrado em sua maioria de forma não assimilável pelas plantas (N2), sendo necessários processos industriais para sua conversão em amônia, sendo produzidos a partir de combustíveis fósseis não renováveis.
DINÂMICA DO NITROGÊNIO
No solo o Nitrogênio orgânico sofre reações que o transformam em nitrogênio Inorgânico, uma dessas reações é denominada de MINERALIZAÇÃO, que é a principal responsável por essa transformação. A mineralização é realizada por um grupo variado de microrganismos de substrato.
-A mineralização do N orgânico geralmente resulta no aumento do pH do solo, graças ao consumo de prótons
- A IMOBILIZAÇÃO do N é um processo que ocorre concomitantemente com a mineralização, porém no sentido inverso. A imobilização é definida como a transformação do N inorgânico em N orgânico. Os responsáveis são microrganismos que incorporam o N inorgânico disponível no solo às suas células e ao morrerem, o N pode voltar a ser mineralizado.
- O que regula a direção dessas reações é a RELAÇÃO C/N. A adição de resíduos culturais com alta reação C/N, promovem a imobilização do N disponível para sustentar o crescimento populacional dos microrganismos. Após a metabolização, o C-orgânico é oxidado e liberado na forma de CO2 na respiração dos microrganismos.
- A relação C/N se estreita entre 20 e 30 e os microrganismos não recorrem ao N-inorgânico, com isso o contínuo consumo do substrato reduz a relação, passando a faltar energia para manter a população, ocorrendo a mineralização líquida e disponibilidade de N para as plantas.
- A mineralização é estimulada pela adição de material orgânico fresco, rico em energia, ou de fertilizantes nitrogenados, pois estimula a flora microbiana a atacar a MOS de modo que o N mineral produzido exceda aquele que seria liberado sem a adição desses insumos.
- Após o consumo do N orgânico pelos microrganismos, esses indivíduos utilizam as proteínas e os aminoácidos como fonte para suas próprias proteínas e liberam o excesso de nitrogênio sob forma de amônio (NH4+) e esse processo é chamado de AMONIFICAÇÃO.
- O destino do amônio no solo é ser absorvido pelos vegetais, imobilizado pelos microrganismos, adsorvidos as partículas coloidais do solo e ser nitrificado.
 - Logo após a mineralização, ocorre a NITRIFICAÇÃO. É uma reação realizada no solo por bactérias quimioautotróficas que são responsáveis pela oxidação do amônio.
- Geralmente, o N amoniacal no solo é rapidamente absorvido por microrganismos e incorporado à biomassa microbiana se houver C disponível. Mas, é mais comum que haja, em solos, limitação de C e de energia; nessas condições, o NH4+ é consumido pelos nitrificadores e rapidamente oxidado a NO2- e, posteriormente, a NO3-, fazendo o N-nítrico predominar no solo em condições aeróbias.
- A reação de nitrificação envolve a transferência de oito elétrons, mudando a valência do N, sendo liberados H+ no processos de oxidação. Dessa forma, essa reação apresenta importante contribuição para a ACIDIFICAÇÃO DOS SOLOS, especialmente os adubados com fertilizantes nitrogenados amoniacais.
- Para ocorrer a nitrificação são necessárias condições de campo, como temperaturas de solo entre 25º C e 40ºC, condições aeróbias e fornecimento de O2, umidade do solo entre 50 a 70% da capacidade de campo, pH entre 4,1 e 7 e reduções da reação em locais cultivados com gramíneas forrageiras
-DENTRO DA CÉLULA DA PLANTA, o nitrato é reduzido novamente a amônia, esse processo funciona contrário do da nitrificação, já que envolve redução do N e necessidade de energia. Assim, os íons amônio formados pelo processo de redução são transferidos a compostos carbonados para produzir aminoácidos e outros compostos orgânicos nitrogenados. Este processo é conhecido como AMINAÇÃO. (Mas esse processo só ocorre com o NO3- DENTRO DA CÉLULA e não no solo.)
PERDAS DE NITROGÊNIO NO SISTEMA SOLO-PLANTA
- a DESNITRIFICAÇÃO é definida como um processo respiratório, que acontece na ausência de O2, no qual os óxidos de N servem como receptores finais de elétrons. É o principal processo biológico pelo qual o N reativo retorna a atmosfera em forma de N2.
- Na reação de desnitrificação, há consumo de prótons, dessa forma o solo é alcalinizado, revertendo parte da acidez produzida durante a nitrificação.
- As condições necessárias são pH entre 6 e 8 e temperaturas entre 5ºc e 75ºC, sendo ótima em torno de 30ºC. Ocorrem em sistemas conservacionistas com alta relação C/N
- As enzimas que realizam a redução do N são ativas somente na ausência de O2, assim, a desnitrificação ocorre em condições anaeróbias, a saber: solos inundados e saturados.
- As perdas de N-fertilizante por desnitrificação nos sistemas agrícolas são extremamente variáveis e suas quantificações pouco precisas e exatas. De modo geral, estima-se que variem de 5 a 30% do N aplicado como fertilizante.
- O íon nitrato tem baixa interação química com minerais do solo. A predominância de cargas negativas no solo, ou pelo menos nas camadas superficiais nos solos tropicais, e a baixa interação química do NO3- com os minerais do solo fazem com que o nitrato esteja sujeito à LIXIVIAÇÃO para as camadas mais profundas.
- O NO3- não é retido em solos com predominâncias de cargas eletronegativas, mas muitos solos tropicais têm horizontes superficiais com cargas positivas, que podem retardar consideravelmente a lixiviação do nitrato.
- Quanto menor a taxa de difusão e maior o tamanho dos agregados, menor a lixiviação. Isso porém, ocorre quando a maior parte do NO3- está ou é produzida no interior dos agregados, pela N mineralização da MOS ou do N fertilizante em contato com o solo durante muito tempo. Por outro lado, quando em alta concentração no solo, o NO3- é lixiviado rapidamente.
- Há algumas reações no solo, que produzemamônia (NH3) que é uma forma onde o nitrogênio se apresenta de modo gasoso, portanto ocorre VOLATILIZAÇÃO.
- As perdas por volatilização da amônia dependem do pH. Em condições de pH ácido (<7), a espécie química predominante é o NH4+, que é uma forma iônica, já em solos alcalinos (>7), qualquer fertilizante nitrogenado que contém N amoniacal está sujeito a perdas de NH3 por volatilização.
- O que acontece nos solos alcalinos, é a grande disponibilidade de OH-, que reagem com os íons de amônio (NH4+) e formam como produto da reação amônia e água.
- Um dos N-fertilizantes mais usados é a ureia, por conta do seu custo benefício. No entanto, quando aplicada no solo, a ureia passa por hidrósile enzimática liberando N amoniacal. A redução de hidrólise consome prótons (H+) e provoca ELEVAÇÃO DO PH ao redor das partículas; assim, mesmo em solos ácidos, a ureia está sujeita a perdas de N por volatilização de NH3.
- A atividade da enzima da reação (urease) é maior em plantas e resíduos vegetais do que em solo. Portanto, solos com restos de cultura (plantio direto) tendem a apresentar maior atividade de urease e maiores perdas de NH3 do que solos descobertos.
- A atividade da uréase varia de acordo com a umidade do solo, permanecendo estável em solos secos e elevando sua taxa de hidrólise de acordo com a elevação da umidade do solo.
- A maneira mais eficiente de REDUZIR A VOLATILIZAÇÃO ou eliminar perdas é a incorporação da ureia no solo. A profundidade de incorporação garante que o controle de perdas depende da textura e CTC do solos, umidade de direção da água; Geralmente, a incorporação a 5 ou 10cm de profundidade já é suficiente para controlar as perdas.
- Existe possibilidade de PERDAS DE N A PARTIR DAS FOLHAS, seja por volatilização da amônia em períodos de perdas de N pela planta, estresse ou senescência foliar, de compostos nitrogenados solúveis, presentes nos tecidos vegetais.
- As perdas são baseadas na diminuição do conteúdo de N na planta no final no ciclo, que indicam a ocorrência de perdas pela parte aérea ou translocação do N para o solo por meio do sistema radicular.