Ciclo do Nitrogênio na Agricultura

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CAPÍTULO VI 
NITROGÊNIO 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 O nitrogênio é, depois do C, H e O o elemento mais demandado pelos vegetais. Cerca de 
98% do N existente encontra-se na litosfera (Quadro 1). O segundo maior reservatório natural é a 
atmosfera terrestre, que é composta, em média por 78 % de N. Nestes dois compartimentos o N 
ocorre em formas de pouca importância biológica. Embora em quantidade infinitamente menor, o N 
acumlado na biosfera corresponde ao maior reservatório de formas biologicamente ativas. Cerca de 
96 % do N orgânico terrestre, encontra-se na matéria orgânica morta e apenas 4% os organismos 
vivos, dos quais 96 % encontra-se nas plantas, 4 % na microbiota e 2 % nos animais. Embora em 
termos globais as quantidades de N na matéria orgânica e bimassa microbiana são extremamente 
pequenas, este reservatório é de grande significado biológico, por ser o solo o meio de interface da 
biosfera. 
 O nitrogênio é o nutriente mineral absorvido em maiores quantidades pela maioria das 
culturas (Quadro 2). Uma produção de milho de 7.000 kg/ha acumula, apenas nos grãos, cerca de 
128 kg de N (Sanchez, 1976). Além de ser um nutriente estrutural por ser constituinte das 
proteínas, o N participa de vários compostos orgãnicos, tendo papel fundamental no 
metabolismo vegetal. A concentração de proteínas em grãos de milho aumentou de 83,1 para 
95,6 g / kg devido a aplicação de 80 kg/ha de N (Pereira et al., 1981). 
 
Quadro 1. Distribuição quantitativa do N na terra 1 
Compartimento Pg2 de Nitrogênio 
Litosfera (rocha e sedimentos) 100.000.000 
Atmosfera 3.900.000 
Biosfera (N em forma orgânica e inorgânica) 2.800.000 a 3.500.000 
Matéria orgânica do solo 300 a 550 
Biomassa microbiana 1,5 
1 Adaptados de Moreira e Siqueira (2002) 
2 Pg (petagrama) corresponde a 1015 g 
 
 
Quadro 2. Quantidade de N exportado em diferentes produtos vegetais 
Cultura Produtividade Teor de N N exportado Referência 
 t / ha g / kg kg / ha 
Cana-de-açucar 120 1,73 207,7 Freire (2001) 
Arroz 5 13,1 66,0 Rafaelli (2000) 
Milho para silagem 45 14,4 214,0 NRC (2001) 
Tifton 85 (feno0 23 29,3 671,0 Alvim et al. (1999) 
 
 
2
 O N é absorvido pelas plantas nas formas de amônio (NH4+) e de nitrato (NO3-), sendo a 
última forma preferencial para grande parte das culturas. Parte da quantidade de N requerido 
pelas culturas pode ser suprida pelo solo, no entanto, em muitas situações o solo é incapaz de 
atender toda a demanda por N, tornando-se necessária a fertilização nitrogenada. Para o 
diagnóstico da disponibilidade do N, requer-se conhecimento sobre o seu ciclo na natureza. 
 
 
2. CICLO NO NITROGÊNIO 
 
 O ciclo do nitrogênio diz respeito ao fluxo do elemento entre os compartimentos do 
globo terrestre (litosfera, ar, água, solo e o complexo biológico) (Figura 1). Trata-se de um 
elemento muito dinâmico na natureza, onde ocorre em várias formas químcas, com ampla 
variação de estado de oxidação (Quadro 3). Do ponto de vista agronômico, os fluxos de 
entradas, perdas e transformações no solo, assim como no sistema solo-planta é de grande 
interesse. 
 Apesar de 98 % do N total da terra encontra-se na litosfera a atmosfera é o principal 
compartimento que supri N para a biosfera. A fonte primária é o gás N2, que constitui cerca de 
78 % da atmosfera terrestre. Contudo, para que o elemento seja utilizado biologicamente, ou 
seja abosrvido por plantas e micorganismos ele precisa ser fixado. A fixação se dá pela ação 
de microrganismos (fixação biológica), de descargas elétricas na atmosfera (fixação 
atmosférica) ou quimicamente (processos industriais). Esses processos são os responsáveis 
pela entrada do nitrogênio no sistema solo-planta. Por outro lado, ocorrem perdas do N por 
processos de, denitrificação, volatização da amônia e por lixiviação, que constituem as vias de 
saída do nitrogênio do sistema solo. 
 Na natureza, o elemento encontra-se em equilíbrio dinâmico entre formas livres e 
fixadas. A compreensão do ciclo do nitrogênio no solo (Figura 1) é fundamental para a adoção 
de práticas que resultam no aumento da eficiência de utilização do elemento pelas plantas. 
 Na seqüência tratar-se-á dos processos de fixação do N, como principais meios para 
entrada de N no solo, dos processos de transformação entre as formas fixadas de N e os 
processos de perdas do solo. 
 
 
3
 
Figura.1. Ciclo global do N. 
 
Quadro 3. Formas químicas em que o N ocorre na natureza e os respectivos estados de 
oxidação. 
Forma química Estado de oxidação 
NO3(g) trióxido +6 
N2O5(g) pentóxido de nitrogênio +5 
NO3- nitrato +5 
NO2(g) dióxido de nitrogênio +4 
N2O4 (g) tretraóxido de nitrogênio +4 
N2O3 (g) trióxido de nitrogênio +3 
NO2- nitrito +3 
NO (g) óxido nítrico +2 
N2O (g) óxido nitroso +1 
N2 (g) dinitrogênio 0 
N3- azida -1/3 
NH2OH hidroxilamina -1 
NH (g) imidogênio -1 
NH2 (g) amidogênio -2 
N2H4 (g), N2H40 hidrazina -2 
N2H4+ hidrazina protonada -2 
NH3 (g) (3º) amônia -3 
NH4+ amônio -3 
 
 
 
 
4
3. ENTRADAS NO SOLO 
 
3.1. Fixação natural 
 
 A entrada de N no solo se dá pela ficação do N2 (N≡N), que corresponde a 78% da 
composição da atmosfera. Compreende-se por fixação todo processo que produz a partir do N2 
o N reduzido (NH4+) ou oxidado (NO2- e NO3-), que são aquelas absorvidas por plantas e 
microrganismos. A fixação se dá por processos naturais, que inclui a fixação atmosférica 
(processo eletroquímico), fixação biológica, e por processos artificais, ou sejam, industriais 
(Quadro 4). 
 
Quadro 4. Contribuição global dos processos de fixação do nitrogênio atmosférico 
Processo de fixação kg/ha/ano Milhões de tonelada/ano 
Natural 
Atmosférica (eletroquímica) 10 
Fixação biológica total 175 
Oceanos 36 
Sistemas terrestres 139 
Leguminosas 140 35 
Cultura de arroz 30 4 
Pastagens 15 45 
Outras culturas 5 5 
Ecossistemas florestais 10 40 
Outros sistemas 2 10 
Artifical 
Industrial (fertilizantes) 49 
Outros processos químicos 35 
Fonte: Siqueira & Franco (1988) 
 
 
Fixação atmosférica 
 O N2 atmosférico pode combinar-se com o oxigênio e formar NO3- mediante energia 
gerada pelas descargas elétricas durante tempestades. Alem disso, na atmosfera podem 
ocorrer outras formas combinadas de N, como amônia e formas orgânicas em resíduos 
finamente subdivididos. As chuvas carrearam para o solo o NH3, o NO3- e outras formas 
existentes na atmosfera, principalmente em áreas industriais. O NH4+ e o NO3- podem ser 
prontamente absorvidos pelas plantas. Muitas vezes a proximidade de um parque industrial 
pode proporcionar maior concentração de gases, ou mesmo de particulados, que apresentam o 
nitrogênio em sua composição. 
 
 
5
 A quantidade de nitrogênio que aporta ao solo pelas águas da chuva, que inclui aquele 
proveniente da fixação atmosférica, varia muito com a região, e normalmente apresenta-se 
com valores significativamente inferiores às demandas da maioria das espécies vegetais 
cultivadas (Quadro 5). Por outro lado, para sistemas naturais em equilíbrio, como florestas, o N 
contido nas precipitações passa a ter um papel mais importante na dinâmica do elemento. 
Estimativas brasileiras destee valore são pouco conhecidas, no entanto, alguns são 
apresentados no Quadro 5. 
 
Quadro 5. Contribuição atmosférica (chuvas e particulados) para deposição de N no solo em 
três locais da América do Norte e no Brasil 
Local Via de depositado Forma Estimativa Fonte 
 kg/ha/ano 
Ontário - Canadá água de chuva NO3- 6,0 Barry et al. (1993) 
 NH4+ 4,4 
 particulados NO3- 
HNO3 
3,0 
 NH4+ 0,7 
 NO2- 3,0 
 NH3 1,3 
Arizona - USA água de chuva NO3- 0,77 Emmerich (1990) 
 NH4+ 1,20 
 
Wiscosin - USA água de chuva NO3- 6,3 Andraski & Bundy (1990) 
 NH4+ 8,7 
Mogi-Guaçú - SP água de chuva N 5,3Andrade et al. (1995) 
 
Fixação biológica 
 
 As estimativas da fixação biológica do N2 são bastante imprecisas, mas suficientes para 
mostrar que a fixação industrial para produção de fertilizantes representa uma parcela muito 
pequena do total fixado (Quadro 4). Apenas alguma microrganismos, incluindo bactérias, 
cianobactérias e actinomicetos, têm a capacidade de fazer redução enzimática do N2, através 
de um processo conhecido como fixação biológica de nitrogênio (FBN). Apesar disso, este 
sistema é responsável pela fixação de cerca de 140 milhões de toneladas anuais de N (Quadro 
4). 
 Os microrganismos são procariótas, incluindo gêneros de bactérias, cianobactérias 
(também conhecidas como algas verde-azuladas) e actinomicetos do gênero Frankia (Quadro 
6). Estes microrganismos podem viver livres no solo ou na água, na superfície das raízes e 
folhas das plantas, nos intestinos dos animais, ocupar espaços inter ou intracelulares ou em 
estruturas especiais causadas por mudanças morfológicas e fisiológicas nas plantas, como por 
exemplo os nódulos nas leguminosas (Siqueira & Franco, 1988). 
 
 
6
 Em todos os sistemas de FBN conhecidos a fixação se dá com a participação do 
complexo enzimático denominado nitrogenase, que tem dois componente. Um componente é 
uma Fe-Mo-proteína, denominado dinitrogenase, sendo onde efetivamente o N2 é reduzido. O 
complexo Fe-Mo associa-se a atua dinitrogenas como cófator para a redução do N2. O outro 
componente é uma Fe-proteína, denomnada dinitrogenase redutase, que tem por função suprir 
elétrons para o outro compontente, necessários para a redução do N2. À dinitrogenase 
redutase associa-se duas moléculas de MgATP, que durante o processo de fixação são 
hidrolizadas em duas moléculas de MgADP e duas de fósforo inorgânico (Pi). De forma 
esquemática o processo pode ser reprsentado por: 
N2 + 8H+ + 8e- + 16Mg⋅ATP → 2NH3 + H2 + 16Mg⋅ADP + Pi 
 
O balanço termodinâmico desta reação implica no consumo 8,03 kcal por mol de N fixado. 
 
Quadro 6. Forma de vida, ambiente de ocrrência e hospedeito das bactérias fixadoras de 
nitrogênio mais conhecidos atualmente 
Forma de vida Bactéria Ambiente Hospedeiro 
 
Livre Azotobacter Solo Não tem 
 Beijerinckia Solo Não tem 
 Derxia Solo Não tem 
 Nostoc1 Solo e água Livres ou simbiose 
 Anabaena1 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 
 Frankia2 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 
 
1 São cianobactérias, também conhecidas por algas verde-azuladas. 
2 Gênero de actinomicetos 
 
 
7
 O sistema fixador establecido entre as leguminosas e bactérias do gênero Rhizobium e 
Bradyrizobium, sob o ponto de vista agrícola, é de grande relevância, quer pela eficiência ou 
pelas possibilidade de poder promovido por meio de inoculação as plantas.. A taxa de fixação 
varia com a espécie, mas é geralmente limitada pelo ambiente. No Quadro 7 são apresentados 
alguns valores para as quantidades de N2 fixado por diversas espécies, cuja precisão varia com 
a metodologia empregada e condições em que foram avaliadas. 
 A importância da FBN para a economia nacional é evidenciada pela cultura da soja, que 
no Brasil, como em outras partes do mundo, é cultivada usando principalmente o N2 obtido pela 
fixação em simbiose com rizóbio. Considerando a produção nacional, esse processo 
representa uma economia de mais de 6 milhões de toneladas de uréia, o que equivale a 
aproximadamente US$ 1,3 bilhão. 
 Para o caso do feijoeiro, tem-se uma situação bem diferente, pois a inoculação com 
rizobio ainda não é uma pratica difundida. A produtividade média brasileira está entre 400 a 
600 kg/ha de grãos, sendo a maior parte produzida sem adubação nitrogenada, havendo em 
muitos casos, boa nodulação com as estirpes nativas do solo. Nestas condições o N exportado 
nos grãos (em torno de 4 % de N) é de apenas 16 kg de N, portanto, muito inferior ao que pode 
ser fixado por esta cultura sob inoculação (Quadro 7). 
 Outro aspecto interessante, é a baixa resposta comumente encontrada à adubação 
nitrogenada em feijoeiro. Isto pode ter várias causas, mas uma delas é a presença de rizóbio 
eficiente no solo. Desta forma, conclui-se que mesmo para esta cultura onde a inoculação não 
é difundida, a FBN tem grande importância. Sua contribuição pode ser aumentada pela seleção 
de cultivares com maior capacidade para nodulação e eliminação dos estresses ambientais e 
de solo, que geralmente limitam a nodulação e fixação de N2 nesta cultura. O fato do feijoeiro 
ser cultura de subsistência, evidencia a importância sócio-econômica deste processo. 
 As leguminosas podem também ser usadas para reflorestamento, adubação verde, 
produção de moirão vivo, recuperação de solos erodidos, rotação de cultura e em pastagens. 
Para todos estes sistemas existem espécies de leguminosas que nodulam, com potencial de 
fixação de N2 suficiente para atender sua demanda de N para altas produções, desde que seja 
escolhida a espécie leguminosa e rizóbio apropriados e sejam eliminados os fatores limitantes 
à nodulação e simbiose, cujas exigências não são muito diferentes das exigências das plantas 
em si, para altas produtividades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8
Quadro 7. Estimativas de fixação de nitrogênio em diversas espécies leguminosas 
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 
 
FONTE: Siqueira & Franco (1988) 
 
 
3.2. Fixação Industrial 
 Apesar de, quantitativamene, a fixação industrial do N ser muito menor do que a fixação 
natural (Quadro 4), sob o ponto de vista agrícola ela é de grande importância devido a 
necessidade do uso de fertilizantes nitrogenados para atender a necessidade do N pelas 
culturas. Existem três porocessos básicas pelos quais o N atmosférico é fixado industrialmente: 
oxidação direta, pelo processo de cianamida e pelo processo Claude - Harber. 
 
Oxidação Direta 
 
 Este processo é uma imitação do que se observa na natureza quando ocorre uma 
descarga elétrica. O seu rudimento iniciou com as observações de Cavendich de que, à 
temperatura do arco voltaico1 (4.000 °C), o N se combina com o oxigênio, formando dióxido de 
nitrogênio, que é dissolvido em água para formar HNO3 segundo as reações: 
O
N NO O NO H O
2
2 2 2 22 2∆⎯ →⎯ + ⎯ →⎯ +1 Arco voltaico é produzido por uma corrente elétrica alternada de alta tensão, sob a influencia de um 
potente eletromagneto, assumindo a forma de um disco luminoso de 2 m de diâmetro. O arco é 
produzido em fornos com 2 m de diâmetro e poucos centímetros de altura. 
 
 
9
 3 22 2 3NO H O HNO NO+ ⎯ →⎯ + 
 
Síntese da Cianamida 
 
 A calciocianamida foi o primeiro fertilizante produzido por fixação do N atmosférico. O 
processo de obtenção da calciocianamida envolve produtos de baixo custo: carvão mineral 
(coque), calcário e ar. O processo envolve as seguintes etapas: 
a) obtenção do óxido de cálcio (cal virgem) a partir do carbonato, em forno a 1.100 °C 
 23 COCaOcalorCaCO +→+ 
b) fusão do óxido de cálcio com (coque) para obter o carboneto de cálcio; 
 COCaC3CCaO 2 +→+ , 
c) separação do N2 do ar em estado bastante puro; 
d) tratamento do carboneto de cálcio finamente moído e aquecido a 1.000 °C com N2 que é 
fixado na forma de calciocianamida. 
 A cianamida pode er utilizada diretamente como fertilizante, apresentando-se na forma 
de pó com 22% de N e de grânulos com 21% de N. É um produto que apresenta elevada 
alcalinidade, portanto incompatível com outros fertilizantes que tenham N na forma amoniacal. 
Apesar de 98% do N ser solúvel em água ele não se encontra em forma prontamente 
abosrvível pela planta. No solo a cinamida sofre hidrolise, levando à fomração de NH4+, que por 
sua vez pode ser nitrificado. Produtos intermediários desta hidrólise são tóxicos às plantas, por 
esto ele deve ser aplicada antes do plantio e bem misturada como solo. Atualmente é um 
fertilizante que praticamente não é utilizado. 
 
 
Síntese de Amônia 
 
 Para a produção de amônia três componentes são necessários: gás natural (metano - 
CH4), vapor e ar. O método atual de produção de amônia é uma combinação dos métodos de 
Harber e Claude, daí a denominação Claude-Harber. Por este processo, o N reage com o H na 
presença de catalizadores (ósmio ou ferro) sob alta temperatura (400 - 500ºC) e pressão (200 - 
1000 atmosferas). A reação é a seguinte: 
3 H2 + N2 → 2 NH3 
 O processo que vem sendo utilizado atualmente pela Fábricas de Adubos e Fertilizantes 
Nitrogenados - FAFEN (antiga NITROFERTIL, pertencente ao grupo PETROBRAS) apresenta 
pequenas variações do processo anterior, mas basicamente o princípio é o mesmo, ou seja, 
parte da reação de gás natural (basicamente o metano - CH4) com a água: 
 3 4 74 2 2 2 4 2CH H O CO H CO CH H O+ ⎯ →⎯ + + + + 
 Os produtos dessa reação recebem a injeção de ar quente (N2 + O2) sob pressão 
(1000 ºC e 27 atm) para formar a amônia: 
N H NH2 2 33 2+ ⎯ →⎯ 
 
 
10
 A amônia pode ser usada para produzir vários fertilizantes nitrogenados, notadamente a 
ureia, sulfato de amônia, monoamônio fosfato (MAP) e diamônio fosfato (DAP), bem como para 
a formulação de rações para animais. 
 
 
4. Ciclo do N no solo 
 
 O ciclo do N no solo compreende os fluxos de entradas, as transformações entre as 
formas em que ocorre no solo, o fluxo de absorção por plantas e microrganismos e os fluxos de 
perdas. 
Teores e formas em que o N ocorre no Solo 
 No solo o N encontra-se em formas inorgânicas e orgânicas, sendo que de 95 a 98% do 
nitrogênio total existente no solo esta na forma de compostos orgânicos (R - NH2). Para ser 
absorvido pelas plantas e microrganizmos estas formas necessitam ser transformadas para 
formas inorgânicas (NH4+ e NO3-) pelo processo de oxidação microbinana, que incluem a 
mineralização e nitrificação. 
 Em solos sob clima tropical a concentração de N total, incluindo formas orgânicas e 
inorgânicas, pode variar entre 0,2 e 4 g/kg com maiores valores para solos áridos e semi-
áridos. Os solos orgânicos pode chegar até 20 g/kg de N. Nos solos minerais, estes teores 
podem representar de 400 a 8.000 kg/ha de N, ocorrendo, no entanto, predominantemente em 
formas orgânicas. As quantidades de N presentes nos solos são controladas especialmente 
pelas condições climáticas e pela vegetação. O grande estoque de N orgânico do solo pode ser 
considerado como uma reserva potencial de N para a nutrição de plantas, uma vez que, as 
quantidades absorvidas comprativamente são pequenas. Urquiagua et al. (1984) estimaram, 
por exemplo, que a cultura do feijão extrai menos do que 1,1% do N total do solo. 
 
Formas Orgânicas de N 
 O N orgânico ocorre no solo na forma de proteínas, aminoácidos livres, açúcares 
aminados e outros complexos, qualificados como compostos não identificados. O N ligado aos 
aminoácidos (proteico) representa de 20 a 40 %, aquele ligado a amino açúcares 5 a 10 %, e 
ácidos nucléicos menos que 1 % ou menos. Proteínas são comumente encontradas em 
combinação com argila, lignina e outros materiais, o que aparentemente, confere a esses 
compostos maior resistência à decomposição. Diante as proporções indicadas acima, deduz-se 
que uma grande proporção do N do solo encontra entre os compostos não identificados. A 
maior parte deste N esta ligado à estrutura da matéria orgânica pesada, ou seja as frações, 
substâncias húmicas, substâncias fulvicas e huminas. Os compostos nitrogenados nos restos 
animais e vegetais, têm, em sua maioria, natureza proteica. 
 
 
Formas Inorgânicas de N 
 
 
11
 Algumas das formas inorgânicas de N são: amônio (NH4+), nitrito (NO2-), nitrato (NO3-) 
óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO) e nitrogênio elementar (N2). Em termos de fertilidade do 
solo e nutrição das plantas o NH4+ e o NO3- são as mais importantes, sendo que o NH4+, 
NO3- e NO2- representam de 2 a 5 % de N total do solo. O N inorgânico geralmente é mais alto 
em solos áridos ou semi-áridos2. 
Os teores das formas inorgânicas de N são bastantes variáveis e em curto período de tempo, 
como resultado do complexo fluxo de transformações e de perdas que estas formas etão 
sujeitas. 
 
Mineralização 
 A mineralização de compostos orgânicos nitrogenados ocorre por meio das reações 
sucessivas de aminação e amonificação, que são processadas por microrganismos 
heterotróficos que utilizam o substrato orgânico como fonte de energia. 
Aminação 
Por meio da ação de peptidases extracelualares microrganismos heterotróficos do solo 
promovem a quebra de proteínas liberando pepítidios e aminoácidos: 
 
Tal processo é realizado por numerosos grupos de bactérias e fungos, como alaternativa para 
obtenção de energia. 
 
Amonificação 
 Os peptídios e aminoácidos produzidos no processo de aminação são trasportados para o 
interior das células microbianas, onde sofrem o ataque de amonificadores produzindo-se amônia 
(NH3) e compostos intermediários que incluem; álcoois, aldeídos, e ácidos orgânicos, que são 
empregados no metabolismo energéticos dos decompositores. Nos micorganismos aeróbios isto se 
dá por meio do ciclo dos ácidos tricarboxilicos e nos anaeróbios por meio da deeaminação e 
fermentação. A amonificação ocorre por meio de diferentes reações de desaminação (desaminação 
hidrolítica, desaminação oxidativa, desaminação redutiva e desaminação dessaturativa), que em 
termos gerais podem ser esquematizadas pela reação abaixo: 
 
R NH H O NH R OH energiahidrólise
enzimática
− + ⎯ →⎯⎯⎯ + − +2 2 3
 
Par 
 
2 O solo nas condições árida apresentam, em geral, maior CTC, o que favorece a retenção de 
NH4+ e o regime de chuvas não favorece a lixiviação de NO3-. 
 
 
12
Nesta etapar conclui-se o processo de mineralização. Parte da NH3 produzida será assimilado 
pelos microrganismos, isto é sofrerá aminação e constituirá uma nova proteína. Isto se dá por 
meio da aminação com ácido α-cetoglutárico ou fumarato do ciclo dos ácidos tricarboxílico 
formando ácido aspartico e glutâmico, que serão empregados na síntese dos aminoácidos e 
proteínas das novas células. 
A proção do NH3 que não é assimialada é excretada para omeio externo, ond em contato 
coma solução do solo converte-se no íon amônio: 
 2 23 2 3 4 2 3 4 3
2NH H CO NH CO NH CO+ ⎯ →⎯ ⎯ →⎯ ++ −( ) 
 
 A molécula de uréia, que esta presente nos resíduos animais, e excreções vegetais e 
microbianas, contém o N forma orgânica (amídica). A mineralização desta forma orgânica do N 
se dá pela hidrólise da uréia que é catalizada pela enzima urease, produzindo NH4+, segundo 
a reação: 
 
CO(NH2)2 + 2 H2O urease⎯ →⎯⎯⎯ (NH4)2CO3 ⎯→ 2 NH4+ + CO3-2 
 
 O NH4+ formado pode ser: convertido para NO2- e NO3- por meio da nitrificação; ser 
absorvido pelas plantas; adsorvido por forças eletrostáticas da fração argila tomando parte do 
complexo sortivo do solo; fixado por minerais de argilas do tipo 2:1; ou imobilizado por 
microrganismos heterotróficos na mineralização dos substratos orgânicos. 
 
 
Nitrificação 
 
 A nitrificação corresponde a oxidação biológica do amônio, sendo realizada por diversos 
grupos de bactérias quimiautotróficas3. São bactérias da família Nitrobacterizaceae, também 
denominadas de bactérias oxidadntes do N. 
 Trata-se de um processo em duas etapas. Na primeira, denominada de nitritação, o 
NH4+ é convertido para NO2- por bactérias, por exemplo, do genero Nitrosomonas. Na 
segunda, denominada de nitritação, o NO2- é oxidado para NO3- por bactérias do gênero 
Nitrobacter. Em forma esquemática esta etapas são repesentadas pelas reações abaixo, que 
se procesam nas membranas celulares. 
 
 
 
 
 
3 Bactérias que obtem energia a partir da oxiação de substratos de nautreza inorgânica. 
 2 2 44 2 2 2NH O NO H O H 
Nitrosomonas
Oxidação enzimática
+ − ++ ⎯ →⎯⎯⎯⎯⎯⎯ + + 
 2 2 3NO O NO energia
Nitrobacter
Oxidação enzimática
− −+ ⎯ →⎯⎯⎯⎯⎯⎯ +
 
 
13
 A nitritação produz 65 kcal por mol de NH4+ oxidado e a nitritação 17,8 kcal por mol de 
NO2- oxidado, energia esta que é utilizada nos processo vitais dos microrganismos. 
 Três aspectos devem ser ressaltados sobre a nitrificação: 
1) Por se tratar de um processo oxidativo requer oxigênio molecular, sendo, por tanto, mais 
intensa em solos bem aerados; 
2) A reação libera 4 mol de H+ cada molécula de NH4+ oxidado, sendo portanto, um processo 
acidificante do solo; 
3) O NH4+, que por sua interação com a CTC do solo é convertido em uma forma menos 
adsorvida pelo solo, e por isso, maior mobilidade no solo. 
 
 Além de micorganismos quimiautotróficos, alguns quimiorganotróficos (heterotróficos) 
são capazes de produzir NO3-, denominando-se assim nitrificação heterotrófica. São eles 
bactérias dos gêneros: Pseudomonas, Bacillus, Corynebacterium e Achromobacter e os fungos 
Aspergillus flavus, assim como espécies de Penicillium e Cephalosporium. Os heterotróficos 
além de produzir nitrato a partir do NH4+, o fazem a partir de substrato orgânico, o que ocorre 
em especial com fungos por meio da oxidação de aminas ou amidas para hidroxilamina: 
R-NH2 → R-NHOH → R-NO → R-NO3 → NO3- 
 
 Entre os fatores que afetam a nitrificação destacam-se: 
1) Condições ambientais em termos de temperatura e umidade e aeração do solo. A nitrificação 
é favorecida por temperatura entre 25 - 35 ºC. A umidade do solo tem que ser suficiente para 
atender a necessiade dos microrganismos, mas não comprometer a aeração do solo. Por se 
tratar de um processo oxidativo ela é favorecida por uma adequada pressão de O2. A umidade 
na condição da capacidade de campo, portanto, é mais favorável à nitrificação. 
2) O suprimento de NH4+ que é o substrato. Intensa mineralização ou a aplicação de NH4+ na 
forma de fertilizantes químicos são favoráveis a maior nitrificação; 
3) A reação do solo. Embora a nitrificação ocorra geralmente entre pH 5,5 a 10,0 a condição 
ótima esta torno de pH 8,5. No entanto, verifica-se nitrificação em pH 3,8 a 4,5; 
4) Um adequado suprimento de Ca, P e um balanço adequado de Fe, Cu, Mn e outros 
nutrientes; 
5) População de organismos nitrificantes. Sob mesmas condições ambientais, a capacidade de 
nitrificação dos solos pode ser diferente devido a uma variação na população; 
 Considerando que a atividade dos nitrificantes quimiautotróficos é comprometida em 
condições mais ácidas, o processo de nitrificação por heterotróficos pode justificar a presença 
de teores de nitrato em solos tropciais com elevada acidez. 
 Normalmente há correlação entre a concentração de NO3- no solo, ao longo do ano, e a 
pluviosidade. Durante o período seco, há baixa nitrificação, mas com o início das chuvas a 
concentração de NO3- aumenta no solo. Com a continuidade do período chuvoso, pode existir 
uma queda na concentração deste íon em decorrência da sua lixiviação. 
 
 
14
Balanço entre as formas orgânicas e inorgânicas do N no solo 
 Este balanço depende do equilíbrio entre os fluxos de mineralização e imobilização. Sob 
o ponto de vista da diponibilidade do N, o equilíbrio entre estes fluxos determina ou não a 
mineralização líquida4 do N. 
 A biomassa do solo5, responsável pela mineralização dos substratos orgânicos 
(resíduos orgânicos e matéria orgânica do solo), tem, em média uma relação C/N de 10:1. Com 
isto, têm-se a necessidade de uma unidade de nitrogênio para cada 10 unidade de C 
asssimilado6. Assim, a relação C/N do substrato (resíduos orgânicos ou matéia orgânica do 
solo) é um dos fatores que determinará se o fluxo líquido será de mineralização ou imobiliação 
de N. Relação igual ou menor que 20:1 condiciona, em termos gerais mineralização líquida de 
N. Por outro lado relação acima de 30:1 indica o predomínio de imobilização e entre 20 e 30:1 
predomina o equilíbrio entre imobilização e mineralização, quando não haverá liberação de 
formas inorgânicas do N para o solo. 
 Além da relação C/N ser satisfatória, o N tem que estar em biologicamente disponível, o 
que nem sempre ocorre. Quando a ligação entre o N no composto orgânico é muito estável os 
processos enzimáticos dos microrganismos nem sempre são eficientes o suficiente para clivar 
esta ligação. Compostos fenólicos, que são comuns nas plantas, por exemplo, podem 
complexar o N, mantendo-o em estado não biodisponível. Os teores de polifenois, portanto, é 
um dos fatores, que junto com a relação C/N, determina a intensidade da mineralização. 
 É também pela baixa biodisponibilidade que a mineralização líquida de N a partir da 
matéria orgânica estabilizada (ácidos fúlvicos, ácidos humicos e huminas) é pequena. O teor 
nas frações humificadas é de 5-5,5 % e o de C de 50-58 %, o que proporciona uma relação 
C/N entre 9 e 12. Embora seja favorável a bixa biodisponibilidade do N limita a mineralização 
líquida de N. As ligações que o N estabele nestes compostos são extremamente estáveis, 
sendo, portanto, um fator importante para a formação desta matéria orgânica estabilizada. 
 Outras relações também têm efeito sobre a mineralização das formas orgânicas do N, tais 
como como lignina/N e (lignina + polifenois)/N. Tem se constatado estreita corelação com a 
taxa de mineralização de N-orgânico (Constantinides & Fownes, 1994). 
A relação C/N/S, que apresenta ampla variação entre os solo, ou de acordocom o manejo do 
solo também afeta a decomposição da matéria orgânica e consequentemente a mineralização 
do N. Bettany et al. (1980) encontraram de 96:10:1,3 para pastagens e de 107:10:1,5 para 
 
4 Define-se como mineralização líquida a sobra de N mineralizado, que é liberado para o solo 
na forma de NH4+, que na seqüência poderá se converte a NO3-. 
5 Biomassa do solo inclui a população de bactérias, fungos, algas, actinomicetos e vírus, como 
principais gurpos de microganismos do solo. 
6 C assimilado, corresponde a proporção do C oxidado pelo processo respiratório que é 
utilizado na manutenção do processos das células e constituição de novas células. Emtermos médios a eficiência assimilatória da biomassa do solo é de 35%. Isto significa que 
65% do C oxidado no processo respiratório e emitido como CO2. 
 
 
15
solos com culturas. Para solos sob floresta, na Índia, foram observados valores médios de 
73:10:5,3 (Dolui & Bandyophadhyay, 1983), enquanto que para ultissolos chilenos Opazo & 
Rodrigues (1984) observaram uma relação de 157:10:1,4. A taxa de decomposição do material 
orgânico será maior quando essas relações forem mais estreitas. 
 No Quadro 6.1. pode ser observado o efeito da relação C/N na mineralização do N. 
incorporação de palha de milho isolada e em mistura com ureia na quantidade de N inorgânico 
no solo. Após um mês de incubação, a aplicação isolada da palha (alta relação C/N) reduziu os 
teores de N inorgânico no solo, ou seja, houve imobilização de N. Por outro lado, o suprimento 
adicional de ureia não permitiu a ocorrência de imobilização e sim, provavelmente, o estímulo à 
mineralização. Com o passar do tempo, a relação C/N se estreita, e os teores de N inorgânico 
aumentam, indicando aumento na mineralização no solo incubado com apenas a palha de 
milho. A mineralização do N no solo sem palha também foi relaivamente pequena. 
 A concentração total de N em resíduos orgânicos a serem adicionados ao solo é um 
fator a ser considerado quanto à expectativa de imobilização ou de liberação de N. 
Concentrações de N entre 1,5 e 1,7 % são normalmente suficientes para minimizar a 
imobilização de N do solo. 
 
Quadro 8. Quantidade de formas inorgânicas de N (NH4+ + NO3-) em amostras de solos 
incubadas durante três meses de acordo com a adição de palha e uréia 
 
Tratamento Incubação (meses) 
 0 1 2 
 --------------------- mg/pote -------------------- 
 
Testemunha 12a 27b 36b 
Palha (C/N = 38:1) 12a 5c 26c 
Palha + uréia 12a 55a 95a 
 
Médias, na mesma coluna, seguidas por letras iguais não são significativamente diferentes ao 
nível de 5 %, pelo teste de Fisher. FONTE: Sampaio & Salcedo (1993) 
 
 
 
Perdas do nitrogênio no solo 
 
 A formas inorgânicas do N no solo também estão sujeitas a processos de perdas, quer na 
forma gasosa por meio da denitrificação (N2, NO, N2O) e pela volatização da amônia (NH3) ou 
por meio de lixiviação e remoção na produção agrícola, florestal e animal. Em solos agrícolas 
as perdas podem atingir 70 % do N aplicado como fertilizante, embora na maioria dos casos, 
esses valores situem-se entre 25 e 30 %, podendo representar de 30 a 200 kg/ha/ano, 
dependendo da cultura e do solo (Siqueira & Franco, 1988). 
 
 
 
16
 
Desnitrificação 
 A desnitrificação é a redução bioquímica não assimilatoria do NO3- sob condições 
anaeróbicas, ou de baixa pressão de oxigênio. A desnitrificação é realizada por 
microrganismos desnitrificantes heterotróficos que em sua maioria são anaeróbios facultativos, 
usam preferencialmente o oxigênio como receptor de elétrons, mas também podem utilizar 
nitrato e nitrito como substitutos. Estes organismos anaeróbios facultativos envolvidos na 
decomposição de matéria orgânica têm a capacidade de obter o seu oxigênio do NO3- e do 
NO2-, resultando na liberação de N e óxido nitroso. 
 A desnitrificação é, portanto, mais intensa quando há falta de oxigênio, como em 
condições de excesso de água, no entanto, ela ocorre em condições de solo bem drenado, 
mas com intensa atividade microbiana promovendo intesna atividade respiração, e 
conseqüente diminuiçãoda pressão de O2. Esta condição é comum quando se adiciona ao solo 
resíduos orgânicos de fácil mineralização, como aqueles com baixa relação C/N. O proceso de 
desnitrificação compreende as seguintes etapas: 
 
 
 
Estas estapas são, respectivametne, catalizadas pelas enzimas ritrato redutase, nitrito 
redutase, óxido nítrico redutase e óxido nitroso redutase. A velocidade da desnitrificação 
depende dos fatores edafoclimáticas, que interfrem nas condições de aregajamento do solo. 
Considerando as etapas da reação acima, percebe-se que desnitrificação se processa em 
condições em que há falta parcial de oxigênio. Nas condições extrema, ou de anerobiose, a 
perda se da efetivamente pela emissão de N2. Muitas das bactérias denitrificantes são 
sensíveis a baixo pH (< 5,0), sendo o pH ótimo entre 6 e 8, no entanto ressalta-se que em 
condições anaeróbias o pH do solo tende a subir porque as reações de redução consomem 
H+. 
 A formação natural do óxido nitroso (N2O) por processos microbiológicos durante a 
desnitrificação e a nitrificação, tem sido relacionada com problemas de ordem global. Existem 
algumas evidências que o N2O pode estar relacionado com a destruição catalífica da camada 
de ozônio da estratosfera (Crutzen, 1976). A produção e evolução do N2O do solo e de 
fertilizantes depende de uma série de fatores decorrentes de práticas de manejo agrícola e das 
condições ambientais. Após uma análise de 104 experimentos de campo entre 1979 e 1987, 
onde foram avaliadas as emissões de N2O, Eichner (1990) sumariza os principais fatores de 
 
 
17
manejo e ambientais que afetam a emissão de N2O derivado do uso de fertilizantes 
nitrogenados. 
 
Práticas de manejo: Fatores ambientais 
Taxa de aplicação Temperatura 
Modo de aplicação Precipitação 
Tempo de aplicação Teor de umidade do solo 
Práticas de cultivo Teor de C orgânico do solo 
Uso de outros produtos químicos Disponibilidade de oxigênio 
Tipo de cultura Porosidade 
Irrigação pH 
Teor residual de C e N de culturas e 
fertilizantes 
Microbiota do solo 
 
 
Volatilização 
 A volatilização de amônia a partir do amônio se deve a instabilidade deste cátion em 
condições alcalinas, conforme a reação: 
 NH OH NH H Og4 3 2
+ −+ ⎯ →⎯ +( ) . 
 Assim, em solos com elevados valores de pH ou que sofreram uma calagem excessiva, 
a existência de N-NH4+ ou sua aplicação como fertilizante resultará em considerável perda de 
N. 
 A volatização da amônia é influenciada por fatores do solo como pH, teor de carbonato 
de cálcio, CTC, concentração de cátions trocáveis, textura, temperatura, umidade e espécies 
contendo amônia ou sais que formam amônia, além de aspectos de manejo de adubação como 
taxa de aplicação de NH4+ e profundidade de incorporação. 
 A utilização de fertilizantes como a ureia podem condicionar maiores perdas de N, 
especialmente se aplicado na superfície do solo, por meio da volatilização da amônia resultante 
da reação do fertilizante com enzimas do solo. conforme a seqüência de reações abaixo; 
 CO NH H O NH COUREASE( ) ( )2 2 2 4 2 32+ ⎯ →⎯⎯⎯⎯ Hidrólise da uréia pela urease 
 
 ( )NH CO H O NH OH HCO4 2 3 2 4 32+ ⎯ →⎯ + ++ − − Hidrólise do carbonato amônio 
Com a liberação de hidroxilas o pH ao redor do grânulo aumenta, promovendo a volatilização 
da amônia: 
 Dados apresentados por Terman (1979) mostraram, por exemplo, que a porcentagem 
de perda de NH3 a partir de uréia variou de 10 %, quando o pH do solo era 5,0, a 50 %, 
quando o pH foi elevado para 7,5. Esta perda será particularmente acentuada se o fertilizante é 
aplicado à superfície de solos secos e sob alta temperatura. A perda de NH3 no mesmo 
experimento citado por Terman (1979) foi de 16 % quando a uréia foi aplicada à superfície do 
solo contra 6 % com a localização a 3,8 cm de profundidade. No que se refere à temperatura 
do solo, a perda de NH3 passou de cerca de 6 % a 25 % quando a temperatura variou de 7 a 
32 ºC. 
 
 
18
 Perdas bastante acentuadas de amônia foram detectadas por Rodrigues & Kiehl (1986), 
em estudo conduzido em casa de vegetação, onde se testaram três doses de ureia aplicadas 
de cinco modos a um Podzólico Vermelho Amarelo, de textura areia franca e pH = 7,1 (PV) e a 
um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico, de textura franco arenosa, pH = 5,8 (LVd) (Quadro 
9). A volatização da amônia foi maior quando a aplicação foi realizada na superfície do solo emenor ao se aplicar a uréia à profundidade de 5 cm. A menor perda observada no PV, apesar 
de seu pH mais elevado, foi atribuída à sua maior CTC. 
 
Quadro 9. Perdas de amônia por volatização, em função de doses e modos de aplicação 
de uréia a dois solos (PV e LVd) 
 
Dose Modo de aplicação 
de ---- Superfície ---- ----- 0 - 2 cm ----- ----- 0 - 5 cm ----- ----- a 5 cm ----- 
N PV LVd PV LVd PV LVd PV LVd 
kg / ha ---------------------------------------------- % ------------------------------------------------- 
 
120 94,5 80,0 65,8 70,1 18,1 65,2 1,4 34,7 
180 92,1 86,6 76,3 81,0 37,0 65,8 - 14,1 53,7 
240 86,8 83,2 71,9 81,4 43,9 70,7 - 9,8 62,0 
 
Adaptado de Rodrigues & Kiehl (1986) 
 
 
Lixiviação 
 
 Em solos com boas condições de drenagem, a predominância da forma nítrica traz 
importantes implicações para o manejo de adubação e controle da poluição local. A forma 
aniônica (NO3-) apresenta grande mobilidade no perfil do solo, e com isso, as perdas de N por 
lixiviação podem ser muito intensas. A movimentação de amônio e nitrato em colunas de solo 
após a aplicação de diferentes doses de P e de gesso foi estudada por Dias (1992). 
 Após a incorporação de calcário, P, gesso, K e 314 mg de N (36 % N-NO3- e 64 % N-
NH4+) colunas de solo receberam o equivalente a 700 mm de chuva durante um período de 70 
dias, sendo o lixiviado coletado a cada aplicação de água. De acordo com os resultados 
obtidos com os três solos em estudo (Quadro 10) observa-se claramente a maior 
movimentação de NO3- em relação ao amônio. Essa diferença de magnitude é intensa 
principalmente em função da calagem do solo, que proporciona aumento na capacidade de 
retenção de cátions e redução na de ânions. Nota-se, ainda, que as quantidades encontradas 
na solução lixiviada são bem superiores às aplicadas, indicando que provavelmente os 
tratamentos aplicados proporcionaram, também, mineralização do N orgânico do solo. 
 Em função do NH4+ ser retido junto às cargas negativas na superfície dos colóides, a 
sua movimentação no solo é muito menor que a de NO3-. 
 
 
19
 Em termos de manejo de adubação nitrogenada, devem evitar adubações pesadas em 
períodos de baixa exigência do nutriente pela cultura. Um exemplo clássico é a adubação de 
cobertura aos 45 dias após o plantio que tradicionalmente é realizada para a cultura do milho. 
Uma adubação mais pesada de N no plantio aumenta muito o potencial de perdas do 
elemento, pois, além de não existir sistema radicular para sua absorção, o pico de demanda do 
nutriente é observado a partir dos 45 dias de cultivo. 
 Em países onde existe um grande consumo de fertilizantes nitrogenados tem sido uma 
preocupação constante o monitoramento da concentração de NO3- em águas subsuperficiais 
(Weil et al., 1990; Milburn et al., 1990; Roth & Fox, 1990; Medalie et al., 1994). O acúmulo de 
NO3- em manancias aquíferos pode acarretar sérios problemas ambientais resultantes da 
eutrofização e a conseqüente aumento da demanda biológica de oxigênio (DBO). A 
mortalidade repentina de peixes em lagos é um exemplo comum que tem sido observado como 
conseqüência da escassez de oxigênio na água devido ao aumento da DBO. 
 
Quadro 10. Quantidades médias de NO3- e NH4+ encontradas na solução lixiviada 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) 
 
 
Exportação por Culturas 
 
 A quantidade de N absorvida e exportada da área via produção agrícola varia com uma 
série de fatores tais como, produtividade da cultura, tipo de colheita (se manual ou 
mecanizada), tipo de produto, condições ambientais (solo, clima) etc. Considerando-se valores 
médios, a exportação de N em algumas culturas, em oito anos ou ciclo de cultivo, é a seguinte, 
em kg/ha: cana-de-açúcar - 1025; milho - 910; café - 256; feijão - 807; soja - 2360; eucalipto - 
282. 
 
5. Fatores que Afetam o Teor de N do Solo 
 
 Ao longo das diferentes reações e transformações em que o N toma parte no solo, este 
nutriente encontra-se numa concentração que expressa um equilíbrio entre as reações 
decorrentes da ação da microbiota e das condições ambientais. Os fatores que atuam na 
disponibilidade de N são: 
 
 
20
• Clima: Por intermédio do binômio temperatura-umidade, o clima exerce grande influência no 
teor de N do solo. Algumas estimativas reportam que para cada aumento de 10 ºC na 
temperatura do solo, ocorre uma diminuição de duas a três vezes na concentração de N. 
• Tipo de vegetação: A vegetação pode exercer grande influência na concentração de N no 
solo. Plantas que possuem um sistema radicular volumoso, como o observado para as 
gramíneas, fornecem mais matéria orgânica ao solo, e, conseqüentemente, maior será a 
concentração de N no solo. Esse comportamento torna-se evidente quando se comparam as 
quantidades existentes do nutriente, na camada de 0 a 30 cm de profundidade, em solos 
sob mata e sob pastagem natural, por exemplo. 
• Topografia: A topografia pode exercer influência nas concentrações de N no solo por meio 
da formação de micro-climas que podem condicionar o regime de evapotranspiração local. A 
declividade do terreno que rege o escoamento superficial de água e a posição do lençol 
freático podem atuar na dinâmica de água do solo, principalmente na geração de ambientes 
redutores que podem estimular as perdas do nutriente. 
• Características físicas e químicas do solo: A grande reserva de N do solo encontra-se na 
matéria orgânica, que para se tornar disponível para a planta é necessário que ocorra a 
amonificação e, posteriormente, a nitrificação. Conforme relatado por Siqueira & Franco 
(1988) esses processos devem ser maximizados nos solos agrícolas quando houver raízes 
crescendo para absorver o NO3-. Do contrário, eles devem ser reduzidos para evitar danos 
ambientais e o empobrecimento do solo. A formação de complexos orgâno-minerais é um 
importante fator que contribui para preservar o N do solo. É muito difícil predizer a 
quantidade de N a ser mineralizada, porque o potencial de mineralização do solo depende, 
além do ambiente, da natureza química da matéria orgânica, e não somente do seu 
conteúdo. A maioria dos estudos indica que de 2 a 4 % do N-orgânico total do solo é 
mineralizado por ano. Ainda de acordo com os mesmo autores, um solo de cerrado que 
contém em média 0,09 % de N, o que equivale a 2.700 kg/ha na camada de 0 a 30 cm, 
liberaria entre 50 a 100 kg/ha/ano, que seriam suficientes para suprir grande parte das 
exigências das culturas. Em estudo realizado por Coelho (1987), verificou-se que um solo de 
cerrado foi capaz de fornecer 54 kg/ha durante o ciclo da cultura de milho (Quadro 11). Os 
minerais de argilas também exercem importante papel na preservação do nitrogênio por 
meio da CTC, que retém o cátion amônio por forças eletrostáticas, e, no caso de argilas do 
tipo 2:1, por meio da fixação inter-laminar do amônio. Mecanismos que agem com menor 
intensidade, mas igualmente importantes na conservação de N no solo, devem ser 
considerados, tais como a adsorção de aminoácidos e proteínas pelas argilas. As perdas 
por lixiviação tendem a ser mais intensas em solos arenosos, fato que deve ser considerado 
num programa de adubação. 
 
 
Quadro 11. 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/ 
 
 
21
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) 
 
 Organismos do solo: Em função do que já foi apresentado ao longo desse módulo, 
torna-se evidente aimportância da microbiota do solo na dinâmica do N no solo. A 
transformação biológica do N, por meio dos processos de mineralização e imobilização, ocorre 
simultaneamente, e se constitui no processo-chave do ciclo do N no sistema solo-planta. 
Outros processos como a nitrificação e desnitrificação são igualmente importantes, 
principalmente no que se referem a disponibilidade do nutriente para as plantas e às suas 
perdas. 
 
6. Análise Química do N do Solo como Auxílio na Recomendação de Adubação 
 
 Em função da dinâmica do N no solo, a sua quantificação para recomendação de 
adubação, não tem sido muito utilizada. Resultados obtidos em condições de campo, mostram, 
muitas vezes, não haver correlação entre as quantidades de NO3-encontradas no solo e a 
produção obtida, ou mesmo com o conteúdo interno de nitrogênio na planta. Dentre os 
principais problemas com a interpretação dos resultados obtidos com essa determinação, 
destacam-se: 1) Amostragem - devido alta solubilidade NO3- em água, a chuva pode arrastar 
o NO3- para camadas mais profunda além camada amostrada; 2) A atividade microbiológica na 
amostra deve ser paralisada imediatamente após amostragem, a fim de se evitar a nitrificação; 
3) O NO3- medido num dia pode ser perdido no outro; 4) O NO3- de um determinado dia pode 
não se correlacionar com o NO3- disponível no ciclo de uma cultura. No entanto, não se pode 
descartar a avaliação do teor de nitrato como uma ferramenta útil no processo de 
recomendação de adubação. Esse método é especialmente útil para culturas de ciclo curto e 
de rápido crescimento (Dahnke & Johnson, 1990), principalmente em cultivos em regiões 
climáticas onde não ocorrem excessivas perdas por lixiviação antes do plantio e durante a fase 
de crescimento da cultura (Raij, 1981). 
 A determinação de amônio tem sido mais utilizada para solos que apresentam 
características que determinam maior acúmulo dessa forma, ou sejam, alta umidade e 
temperatura, baixo pH e ambiente redutor, condições que favorecem a amonificação mas não a 
nitrificação. 
 Como, a forma orgânica de N é aquela que se apresenta em maior quantidade no solo, 
alguns métodos microbiológicos tem sido utilizados para predizer o potencial de fornecimento 
 
 
22
de N pelo solo. Esses métodos baseiam-se na incubação do solo em condições de 
temperatura, pH, umidade e tempo padronizados, na presença de populações capazes de 
mineralizar o N-orgânico. 
 Por causa destas dificuldades a recomendação de adubação com nitrogênio tem sido 
baseada principalmente no teor de matéria orgânica do solo, na economicidade, na 
necessidade da cultura e no histórico da área. 
 
 
7. Adubação Nitrogenada 
 
 Embora o teor de N total do solo seja relativamente elevado, somente uma porção muito 
reduzida deste total se acha na forma inorgânica e, portanto, disponível para as plantas. Para 
um mesmo solo, a quantidade de N disponível pode ser muito variável pois ela depende de 
todos os fatores determinantes da mineralização da matéria orgânica. As formas de N no solo, 
ao contrário de elementos como o fósforo, não estão em equilíbrio estável e as formas 
inorgânicas apresentam grande mobilidade no perfil, o que leva à não observação do efeito 
residual. 
 Em razão desse comportamento geral, não existe até o momento um critério adequado 
para a recomendação de adubação nitrogenada com base em análises do solo. Por isso, a 
recomendação é feita levando-se em conta os resultados de experimentos, ou o tipo de cultura, 
histórico de uso da área etc. Assim, por exemplo, em áreas recém-desmatadas a quantidade 
de adubo nitrogenado a ser aplicado deverá ser menor do que em área já cultivadas por algum 
tempo, em razão da rápida decomposição dos resíduos ou da matéria orgânica deixada pela 
floresta. Com o passar do tempo, a taxa de decomposição diminue e tende a se estabilizar em 
níveis muito baixos. 
 Em Minas Gerais, a quantidade de N recomendada é variável (COMISSÃO DE 
FERTILIDADE DO SOLO DO ESTADO DE MINAS GERAIS, 1978) e vai de 20 kg/ha, por 
exemplo para a cultura do amendoim, que também utiliza a simbiose com rizóbio como fonte, a 
300 kg/ha para a cultura do pimentão. Normalmente, da quantidade total recomendada, uma 
parte é aplicada na época do plantio e o restante parcelado em uma ou mais vezes de acordo 
com o ciclo da cultura. Diante dos conhecimentos hoje disponíveis, a maneira mais segura para 
a recomendação de N seria a condução, para cada local e cultura, de experimentos, por dois 
ou três anos, para a definição da melhor fonte, dose e época de aplicação ou parcelamento do 
elemento. 
 Um aspecto muito importante do comportamento do N, é que à medida que a 
disponibilidade dos outros nutrientes é elevada, a sua demanda passa a ser mais acentuada. 
Exemplos desse comportamento podem ser observados com a cultura do milho e para 
pastagens. Para milho, a obtenção de uma produtividade em torno de 5.000 kg/ha, talvez 
sejam necessários 100 - 150 kg/ha de N, desde que os níveis dos demais elementos estejam 
 
 
23
satisfatórios. No entanto, quando se quer produtividades em torno de 9000 kg/ha, o "input" de 
N terá que ser, relativamente aos demais nutrientes, muito maior, algo por volta de 250 a 300 
kg/ha. O mesmo raciocínio pode ser utilizado para pastagens de alta produtividade. As 
adubações nitrogenadas com base no potencial de ganho proteico dos animais exigem valores 
significativamente mais altos que aqueles que, por tradição, são utilizados. 
 As interações do N na planta com elementos como o P e o S são fatores que também 
devem ser considerados num programa de adubação nitrogenada. A concentração de N 
solúvel (NO3-) internamente em plantas é aumentada em função de uma deficiência de 
enxofre. A sintese proteica é realizada com base num equilíbrio entre os aminoácidos 
nitrogenados e sulfurosos. Alterações nesse equilíbrio conduzem à menor sintese proteica e, 
conseqüentemente, ao acúmulo das formas solúveis. 
 O bom manejo da adubação nitrogenada é de extrema importância para que as plantas 
obtenham o máximo do elemento. Em trabalho realizado com algodoeiro, Kiehl et al. (1985) 
demonstraram que o modo de aplicação da uréia influenciou a composição nitrogenada da 
planta (Quadro 12). A porcentagem de N nas plantas tendeu a ser maior quando o fertilizante 
foi incorporado ao solo. 
 A recomendação geral de parcelamento do adubo nitrogenado é determinada pela dinâmica 
do N no solo e pela época em que ele é requerido pela planta. Um bom exemplo desse fato 
são os dados obtidos por Pereira et al. (1981) que estudaram a assimilação e a translocação 
de nitrogênio na cultura de milho. Houve uma forte relação entre a redução de N no colmo e 
folhas e a formação de espiga, o que ocorre em torno de 60 dias após a germinação (Figura 2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quadro 12. Produção (t/ha) e porcentagem de nitrogênio em algodoeiro cultivado em 
Latossolo Vermelho Amarelo, de Piracicaba, SP 
Dose Modo de aplicação 
de ---- Plantio -- -------------- Cobertura ----------- -------------- Parcelado ----------- 
N sem incorp.-- - com incorp.- - sem incorp.- - com incorp. 
kg/ha Prod % N Prod. % N Prod. % N Prod. % N Prod. % N 
 
 0 1,46 1,49 1,46 1,49 1,46 1,49 1,46 1,49 1,46 1,49 
30 1,44 2,16 1,93 2,72 2,61 2,83 2,11 2,45 1,93 2,92 
60 2,07 2,51 2,08 2,93 2,44 3,15 2,12 2,56 2,49 3,05 
120 2,56 2,77 2,44 3,22 2,72 2,94 2,26 2,68 2,87 3,11 
 
Adaptado de Kiehl et al. (1985). 
 
 
24
 
 
Figura 2 - Dinâmica do N em plantas de milho de acordo com a idade da planta. FONTE: 
Pereira et al., 1981. 
 
 Mesmo para um nível de produtividade baixa o parcelamento do NaNO3 permitiu o 
incremento de produção maior absorção de N e maior porcentagem de proteínas pelas plantas 
(Quadro 13). 
 
Quadro 13. Produção e composição nitrogenada e proteica do milho influenciadas por dosese 
parcelamento de nitrato de sódio 
Adubo nitrogenado N total absorvido Produção Proteína 
kg N/ha ---------------------- kg / ha ------------------- % 
0 31,2 785 8,31 
401/ 44,8 1 - 175 8,31 
1201/ 60,0 1 - 378 8,44 
40 + 402/ 85,2 1 - 922 9,56 
40 + 40 + 403/ 80,8 1 - 994 9,19 
1/ - Todo N no plantio; 2/ - plantio e 40 dias; 3/ - plantio 40 e 60 dias após (NaNO3) 
PVA/R.J.FONTE: Pereira et al., 1981 
 
 No Quadro 14 são apresentados os resultados de um experimento conduzido para 
verificar o efeito de fontes e doses de N para mudas de eucalipto cultivadas em dois tipos de 
solos. No solo argiloso a produção máxima de matéria seca foi alcançada com uma dose de N 
entre 50 e 100 ppm, enquanto que no solo arenoso houve um efeito linear positivo das doses 
testadas. Fica também evidente a tendência da superioridade do sulfato de amônio em relação 
às demais fontes, possivelmente pela presença do enxofre na sua constituição ou pela 
provável interação N-S no metabolismo das plantas. 
 
 
 
 
 
25
Quadro14. Produção de matéria seca da parte aérea das mudas de E. grandis em função 
da fonte e dose de N aplicada em dois latossolos vermelho-amarelos-argiloso e 
arenoso 
Solo Dose de 
N 
Fonte Média 
 CO(NH2)
2 
NaNO3 NH4NO3 (NH4)2SO
4 
 
 mg/dm3 ------------------------------------- g/planta1/ ------------------------------------ 
 0 0,4 0,5 0,3 0,3 0,4 
 50 1,2 1,0 1,2 1,2 1,2 
Argiloso 100 1,1 1,1 1,1 1,4 1,2 
 200 1,2 1,0 1,1 1,3 1,2 
 Média 1,0 0,9 0,9 1,1 1,0 
 
 0 0,8 0,8 1,0 0,8 0,9 
 50 1,8 1,9 1,9 2,1 1,9 
Arenoso 100 2,5 2,7 3,0 2,9 2,8 
 200 3,3 3,0 2,8 3,6 3,2 
 Média 2,1 2,1 2,2 2,4 2,2 
 
1/ DMS (Tukey 5%) - dose/solo = 0,2; solo/dose = 0,2; dose/fonte = 0,3. FONTE: Locatelli, et 
al., 1984. 
 
8. Pricipais Adubos Nitrogenados 
 
 Os adubos nitrogenados podem ser divididos em orgânicos naturais e químicos. 
 
Adubos Orgânicos Naturais 
 As fontes naturais orgânicas de N contêm entre 1 e 13 % de N. Até pouco tempo pensava-
se que estas fontes liberavam lentamente o N, evitando o consumo de luxo ou perdas 
excessivas por lixiviação ou desnitrificação. No entanto, isto não é totalmente correto, pois a 
mineralização depende das condições ambientais e da microbiota do solo. As fontes orgânicas 
originam-se de materiais orgânicos de plantas e animais. Alguns exemplos são: 
 Estêrco de curral = 0,5 % N; Torta de mamona = 6 % N 
 Estêrco de galinha = 2 % N; Farinha de carne = 10 % N 
 Torta de filtro de usina = 1,3 % N; Torta de amendoim = 8 % N 
 Torta de algodão = 7 % N; Farinha de sangue = 8 a 14 % 
 
 
Adubos Químicos 
 As fontes químicas de N apresentam maiores vantagens no que se referem à sua 
concentração, transporte, manuseio e aplicação, em relação as fontes orgânicas. A maior parte 
delas são derivadas da amônia (NH3). 
Amônia anidra - NH3 - (82 % N) - tem que ser armazenada sob pressão na forma líquida. Sua 
aplicação no campo exige o uso de tanque sob alta pressão e é injetada diretamente dentro do 
solo. As chances de perda do gás NH3 são elevadas. Este composto é tóxico e retarda a 
 
 
26
nitrificação e tem ação acidificante no solo. Muito comum em paízes de agricultura tecnificada 
como nos EUA, onde representa cerca de 40 % de todo o N utilizado. Seu uso é pouco 
difundido no Brasil, embora na região canavieira de São Paulo algumas usinas já façam uso 
dessa fonte de N. 
Nitrato de amônio - NH4NO3 - (33 % N) - é produzido pela reação do ácido nítrico com 
amônia. Tem metade do seu N na forma amoniacal e metade na forma nítrica, ou seja, formas 
prontamente disponíveis para as plantas. Como desvantagens para seu uso tem-se o difícil 
manuseio e armazenagem, devido sua elevada higroscopicidade; ao tomar contato com a 
umidade do ar ou qualquer fonte de carbono oxidável, forma mistura explosiva. 
Sulfato de amônio - (NH4)2SO4 - (20 % N) - pode ser obtido pela reação do NH3 com H2SO4 
ou pode-se reagir NH3 com CO2 para formar (NH4)2CO3, que é posteriormente combinado 
com gêsso, obtendo-se CaCO3 + (NH4)2SO4. O sulfato de amônio é pouco higroscópico e 
também boa fonte de enxofre, com 24 % do elemento. Sua reação no solo é ácida, sendo 
desaconselhável para solos que sofreram calagem, além de apresentar maior custo por kg de 
N, devido ao baixo teor do elemento. 
Uréia - CO (NH2)2 - (45 % N) - é produzida pela reação do NH3 com CO2 sob pressão e 
temperatura elevadas. Para seu uso eficiente, é necessário o conhecimento de suas 
propriedades e de seu comportamento no solo. 
 Após sua aplicação no solo, a uréia é atacada pela enzima urease e se hidroliza para a 
forma instável de carbonato de amônio, o qual se decompõem em NH3 e CO2, formando, por 
fim, NH4+. 
CO(NH2)2 + H2O ⎯→ (NH4)2CO3 
 
(NH4)2CO3 ⎯→ NH3 + CO2 + H2O 
 
(NH4)2CO3 + 4O2 ⎯→ 2NO3- + 3H2O + 2H+ + CO2 
 
 Sua hidrólise é rápida em condições favoráveis para o crescimento de plantas. 
Temperaturas maiores que 37 ºC favorecem a atividade da urease. Com sua reação alcalina, 
pode desenvolver microsítios em torno da partícula de grande alcalinidade (pH 8 - 9,0), 
podendo criar condições desfavoráveis para a atividade da urease (acúmulo de NH3+ livre; pH 
> 7,0), e favorecendo a volatização da amônia. 
 Alguns aspectos agronômicos: uréia seria mais interessante para solos ácidos, sua 
aplicação junto com a calagem pode aumentar a NH3 livre. Solos com maior CTC podem reter 
a amônia. 
 Como o maior problema, tem-se a alcalinização após sua hidrólise. Para melhorar sua 
eficiência, a incorporação é recomendada ⇒ sua reação alcalina na superfície do solo permite 
a volatilização da amônia, sua incorporação minimiza. A sua forma granular seria mais 
eficiente. 
 
 
27
Mono - e diamônio fosfato - MAP e DAP (11-48-0 e 18-48-0) - são considerados mais como 
fontes de P do que de N, mas sob certas condições podem ser utilizados com vantagem para 
suprimento deste último elemento. 
Nitrato de sódio - NaNO3 - (16 % N) - existe uma fonte natural deste fertilizante no Chile e, 
por isso, é também conhecido como salitre do Chile. O produto químico é obtido pela reação do 
ácido nítrico com o cloreto de sódio ou carbonato de sódio. 
Nitrato de potássio - KNO3 - (13 % N e 44 % K2O) - pode ser obtido pela reação de cloreto 
de potássio com ácido nítrico ou nitrato de sódio. 
 
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