CICLO DO NITROGÊNIO   tudo junto
18 pág.

CICLO DO NITROGÊNIO tudo junto


DisciplinaQuímica e Mineralogia do Solo2 materiais32 seguidores
Pré-visualização4 páginas
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO
CLAUDIO MARTINS DE ALMEIDA
JOSÉ GABRIEL DE SOUZA SILVA
ISABELLA DE OLIVEIRA LEITE
MIRELA MENDES CHRISTO
SARAH ELLEN EDUARDO BERNARDO
CICLO DO NITROGÊNIO
Campos dos Goytacazes \u2013 RJ
MAIO - 2018
CLAUDIO MARTINS DE ALMEIDA
JOSÉ GABRIEL DE SOUZA SILVA
ISABELLA DE OLIVEIRA LEITE
MIRELA MENDES CHRISTO
SARAH ELLEN EDUARDO BERNARDO
CICLO DO NITROGÊNIO
Trabalho entregue ao professor Ph.D Luciano Pasqualoto Canellas, como parte das exigências para aprovação na disciplina Química e Mineralogia dos Solos na Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.
Campos dos Goytacazes \u2013 RJ
MAIO - 2018
INTRODUÇÃO
O nitrogênio (N) é um elemento fundamental para todos os organismos vivos, e pode limitar a produção primária em ecossistemas aquáticos e terrestres. É necessário em grandes quantidades, pois é um composto primordial para as proteínas, ácidos nucleicos e de outros constituintes celulares.
Esse constituinte é de grande importância na litosfera, difundido nas rochas, no fundo dos oceanos e nos sedimentos, correspondendo a 98 % do N existente no planeta. Este elemento compõe 78% da atmosfera terrestre em sua forma gasosa diatômica não combinada (N2), o que representa o segundo maior reservatório de N presente na terra. O nitrogênio também ser encontrado predominantemente nas plantas em uma concentração de aproximadamente 94%, sendo os outros 6% encontrados nos seres vivos (microbiota e animais); levando-se em consideração que esta quantidade se refere somente aos 4% de nitrogênio orgânico presente em todo o planeta, pois os outros 96% derivam-se de matéria orgânica morta. O N elementar apresenta-se na biomassa a partir de N2 atmosférico, NH4+ e NO3 \u2013 (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006).
O solo é um reservatório de N de extrema relevância em razão de ser o principal elo entre os componentes da biosfera e o nitrogênio é o elemento que mais sofre transformações bioquímicas no solo no sistema solo-planta-atmosfera, possuindo três subciclos denominados de elementar, autotrófico e heterotrófico, sendo estes descritos abaixo: 
Elementar: configura a interação entre as formas vivas e os compartimentos dominantes na terra e na atmosfera, sendo assim representado pela desnitrificação e fixação de N2 .
Autotrófico: constituído pela atividade vegetal, fotossintética e a formação de compostos orgânicos nitrogenados servindo estes como substratos primários utilizados por microrganismos heterotróficos.
Heterotrófico: inclui a mineralização, dissipação da energia da matéria orgânica e produção de formas inorgânicas de N no solo.
Parte desta biomassa é constantemente transformada no reservatório de matéria orgânica morta, sendo parcialmente mineralizado e parte estabilizada na própria biomassa, tais processos são intensamente estudados. O fluxo de N é coordenado por processos de adição e perdas. Os processos mais importantes de adição são: fixação biológica de N, mineralização do N-orgânico, reposição pelas chuvas e fertilização. Já os de perdas são: lixiviação, erosão do solo, extração pelas culturas, volatilização/desnitrificação de N aplicado e imobilização no próprio solo aplicado via fertilização.
O manejo do solo exerce uma grande influência sobre o ciclo do nitrogênio. Por exemplo, o cultivo intensivo acelera a mineralização da matéria orgânica do solo, já o plantio direto e o cultivo de leguminosas enriquecem o solo em nitrogênio. Portanto, a compreensão do ciclo do nitrogênio é extremamente necessária para o agrônomo e zootecnista para que esses profissionais tenham fundamentação teórica e dimensão da dinâmica desse importante elemento no sistema solo-planta-atmosfera a fim de se obter um correto exercício de suas atividades. Sendo assim, objetiva-se apresentar, nesse documento, as bases teóricas do ciclo do nitrogênio, bem como algumas aplicações relacionadas a práticas que interferem no ciclo.
REVISÃO DE LITERATURA
Fixação do Nitrogênio
O gás Nitrogênio é o mais abundante na atmosfera, com forma molecular diatômica (N2), constitui 78% da atmosfera terrestre, e é o quarto elemento mais abundante nas plantas, sendo superado apenas pelo carbono, oxigênio e hidrogênio. No entanto, organismos eucariotos, como plantas e animais, não conseguem utilizar este elemento diretamente, ou seja, são incapazes de absorver o N2 e convertê-lo a uma forma assimilável. Em temperatura ambiente os átomos encontram-se unidos de uma maneira muito estável na molécula de nitrogênio, isso quer dizer que a presença da ligação tripla (N\u2261N) é o problema básico para a fixação desse elemento. O nitrogênio deve ser então, convertido a uma forma assimilável (NH3+), para tal é necessário a redução do N2, que pode ocorrer através de três processos: fixação industrial, fixação química e fixação biológica de nitrogênio, (MARTINEZ-ROMERO, 2006).
Fixação industrial
Consiste no processo de produção de adubos nitrogenados usados nos sistemas agropecuários e florestais. O N2 é transformado em NH3 através de processos industriais, como o Haber-Bosch. Devido de uma tripla ligação que une fortemente os dois átomos de nitrogênio, é necessário temperaturas em torno de 400-600 ºC, pressões em torno de 100-200 atm, grande quantidade de energia e a combinação de Nitrogênio e Hidrogênio para romper a ligação, combinação essa, descrita na Eq. 1. (SOUZA, 2008). 
	N2 + 3H2 2NH3 + Calor
	(1)
Fixação química 
Segundo Noxon (1976), o N2 pode ser oxidado por descargas elétricas na atmosfera e arrastado para o solo através das chuvas, porém apresenta uma baixa contribuição quando comparados com os outros métodos. 
O nitrogênio reage com o oxigênio em condições de alta temperatura e pressão, que podem ser encontradas durante uma tempestade com presença de relâmpagos. A alta energia fornecida pelas descargas elétricas dos relâmpagos quebra a tripla ligação entre os elementos da molécula de N2, que reagem com o Oxigênio, formando Óxidos de nitrogênio, os quais se dissolvem nas águas pluviais, quando precipitam, formam nitrato no solo (DRAPCHO, SISTERSON, KUMAR, 1983).
Fixação biológica do nitrogênio 
A fixação biológica do nitrogênio (FBN) ocorre graças a uma enzima denominada nitrogenase, presente apenas em alguns organismos e com a participação do Fe, Mg, Mo e ATP, em que o N2 é reduzido a NH3 pela ação de microrganismos que podem ser de vida livre, cuja liberação de nitrogênio se dá pela morte de microrganismos; microrganismos associativos, os quais possuem mecanismos de transferência para liberar o nitrogênio para o hospedeiro; ou microrganismos simbiontes que fixa N2, apresentam uma transferência bi-direcional de nitrogênio e fosfonitratos com plantas superiores. Evolutivamente, acredita-se que a FBN tenha se desenvolvido quando as reservas geoquímicas de nitrogênio se tornaram escassas na biosfera. O esgotamento dos óxidos de nitrogênio (nitratos e nitritos) pelos organismos teria, provavelmente, limitado seus crescimentos e ocasionado uma pressão seletiva, que favoreceu o aparecimento da diazotrofia (LEMOS, 2011).
Figura 1. Esquema da ação da nitrogenase.
A enzima nitrogenase é extremamente sensível ao oxigênio, e a proteção da enzima contra a molécula de O2 não é um problema para as bactérias anaeróbias, mas poderia se tornar um grande obstáculo para espécies aeróbias, tais como cianobactérias, bactérias aeróbicas de vida livre (Azotobacter e Beijerinckia) e para as bactérias que fixam o N2 em simbiose com leguminosas. Entretanto, estes microrganismos possuem formas de evitar o contato do O2 com a enzima nitrogenase, como por exemplo, a presença de um elevado metabolismo respiratório mantém baixos os níveis de O2 nas células, outras bactérias são capazes de produzir polissacarídeos extracelulares, que limitam a difusão de O2 para o interior das células. Nas cianobactérias, a fixação do nitrogênio ocorre em células especiais denominadas heterocistos,