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* * EMISSÃO DE N2O – FERTILIZANTES NITROGENADOS Doutoranda: Jacqueline Jesus Orientador: Dr. William Zamboni de Mello Co-orientador: Dr. Renato de Aragão Ribeiro Rodrigues * * -78 % DA ATMOSFERA; Constituição das proteínas e do DNA que contém as informações genéticas; http://www.curiosityflux.com; MOREIRA & SIQUEIRA 2006 * * BIOSFERA 96 % N - MO morta 4% N - organismos vivos 94% plantas 4% microbiota 2% animais MOREIRA & SIQUEIRA, 2006 * * 310 PAG ÓXIDO NITROSO (FORSTER et al., 2007) Tempo médio de vida - 120 anos * * N2O Ciclo do Nitrogênio N2O N2O N2O Fonte: http://webeduc.mec.gov.br/ NITRIFICAÇÃO 3 2 1 3 Tipos de fixação de N * * PROCESSOS MICROBIOLÓGICOS RESPONSÁVEIS PELA FORMAÇÃO DO N2O (COSTA et al, 2009) Imagem:http://agroenf.com * * * (MACEDO, 2012 ;FARQUHARSON & BALDOCK, 2008) * NITRITAÇÃO NITRATAÇÃO PROCESSOS MICROBIOLÓGICOS RESPONSÁVEIS PELA FORMAÇÃO DO N2O * * DESNITRIFICAÇÃO NITRIFICAÇÃO (MACEDO, 2012 ; FARQUHARSON & BALDOCK, 2008) * ÁREAS ALAGADAS (ARROZ IRRIGADO) PROCESSOS MICROBIOLÓGICOS RESPONSÁVEIS PELA FORMAÇÃO DO N2O * * Fertilização mineral e MO Oxigênio MOREIRA & SIQUEIRA, 2006 PROCESSOS MICROBIOLÓGICOS RESPONSÁVEIS PELA FORMAÇÃO DO N2O * * (BORTOLI et al., 2012;ROBERTSON & GROFFMAN, 2007; RUSER et al., 2006; TATE, 2000; TAVARES FILHO et al., 2001; COSTA, et al., 2009) PROCESSOS MICROBIOLÓGICOS RESPONSÁVEIS PELA FORMAÇÃO DO N2O * * * MOREIRA & SIQUEIRA, 2006 * * Nitrificação/Desnitrificação + intensos regiões tropicais ( T°); Emissão N2O também depende: Textura do solo (silte, argila, areia); Teor de NH4+, NO3-; Nível O2 e umidade do solo; Tipo de fertilizante; Mineralização da MO; pH do solo; Synder et al., 2009 * * PRINCIPAIS FONTES DE EMISSÕES DE N2O Diversas atividades: Processos industriais (carvão mineral, petróleo; Queima de resíduo agrícola; Conversão de florestas para outros usos; Estercos de animal; Práticas agrícolas - Fertilização Nitrogenada - Produção MCTI, 2013 OUTROS PROBLEMAS: Eutrofização das águas superficias e subterrâneas – lixiviação e percolação de N; * * * * http://saladeimprensa.ibge.gov.br/noticias?view=noticia&id=1&busca=1&idnoticia=3158 * * Maior área plantada/produção = maior uso de fertilizantes * * O que é um fertilizante? * * Amônia (NH3) é um composto - chave na produção da maioria dos fertilizantes nitrogenados Villalba et al., 2014 – Adaptada de Malavolta e Moraes (2009). * * FERTILIZAÇÃO NITROGENADA – FONTE DE N2O TRÊS FORMAS DE FERTILIZANTES NITROGENADOS: Quantidade de N na formulação! * * URÉIA - (NH2)2CO A uréia (NH2)2CO é um composto nitrogenado sólido (grânulos brancos) que possui 46% de N solúvel em água; No solo a uréia pode se transformar na forma gasosa (NH3) - enzima urease; Perda por volatilização NH3; É o fertilizante nitrogenado mais utilizado no mundo, mais de 90% da produção mundial é destinada para uso como fertilizante. Prochnow et al., 2007 * * Prochnow & Abdalla 2007 – Industria de fertilizantes * * NITRATO DE AMÔNIO - NH4NO3 Produto sólido, perolado, branco cristalino, com 34% de nitrogênio (50% N-nítrico e 50% N-amoniacal); Possui forte ação oxidante e, por ser muito higroscópico, requer recobrimento de seus grânulos para reduzir o empedramento e o conseqüente esfarelamento. Cana-de-açúcar, café e citros. Prochnow et al., 2007 * * SULFATO DE AMÔNIO – (NH4)2SO4 O nitrogênio (N) : altamente dinâmico na natureza, sujeito a perdas no sistema solo-planta-atmosfera (volatilização, imobilização biológica, erosão e lixiviação); A baixa eficiência de recuperação do N do fertilizante aplicado às culturas tem sido atribuída, principalmente, às perdas gasosas do elemento (volatilização e desnitrificação) associadas ao uso preferencial de uréia em cobertura no solo – 50% perdido por formas gasosas; O sulfato de amônio - vantagens em relação à uréia e a outras fontes nitrogenadas: baixa tendência de perdas voláteis de N; baixa taxa de nitrificação, além de ser uma fonte econômica de enxofre (24% S). Prochnow et al., 2007 – Industria de fertilizantes * * Prochnow & Abdalla 2007 – Industria de fertilizantes * * http://www.senado.leg.br/comissoes/CRA/AP/AP20090414_Dr_Fernando_Fernandes_Martinez.pdf * * Ammonia Outllok – Fertecon – 2008 http://www.senado.leg.br/comissoes/CRA/AP/AP20090414_Dr_Fernando_Fernandes_Martinez.pdf * * ANDA: http://www.economiaemdia.com.br/EconomiaEmDia/pdf/infset_fertilizantes.pdf * * ANDA - http://www.anda.org.br/multimidia/investimentos.pdf * * http://www.anda.org.br/index.php?mpg=03.01.00&ver=por * * FERTILIZANTES NITROGENADOS -> EMISSÕES N2O Fertilizantes Nitrogenados: Principal fonte direta e indireta na emissão de N2O de solos agrícolas; Emissões: Computadas pelos Inventários Nacionais de GEE – metodologia IPCC: Consumo de Fertilizantes; Fatores de perdas de N ( 50% volatilização NH3/NOX, lixiviação, desnitrificação); Fatores de emissão direta e indireta de N2O. -> N que volatiliza deposita em outros locais (solo-planta – N2O); -> NO3- escorre para sistemas aquáticos e pode ser desnitrificado – N2O; DEL GROSSO et al., 2009; IPCC * * FERTILIZANTES NITROGENADOS -> EMISSÕES N2O Observatório do Clima, 2015. Fertilizantes Nitrogenados -> 7% das emissões N2O no setor da agropecuária em 2013. * * Observatório do Clima, 2015. 70% EMISSÕES PELA PRODUÇÃO AGROPECUÁRIA -2013 * * MCTI - 2013 * * Estimativas anuais de emissões de gases de efeito estufa no Brasil MCTI - 2013 * * Zuchello 2010 A uréia foi aplicada a lanço 80 dias após o plantio da cana-de-açúcar. * * A B C NPK 2:16:00/ Ureia * * Emissões de CO2eq (Gg) * * ESTRATÉGIAS DE REDUÇÃO DAS EMISSÕES DE N2O Fertilizantes orgânicos e adubos verdes; Inibidores de ureases e Nitrificação; FBN – Fixação biológica de nitrogênio – Inoculantes; * * FERTILIZANTES ORGÂNICOS Fertilizantes (ou adubos) orgânicos são obtidos de matérias-primas de origem animal ou vegetal (meio rural, áreas urbanas, agroindústria); Os fertilizantes orgânicos podem ou não ser enriquecidos com nutrientes de origem mineral (não orgânica); Divididos em quatro tipos principais:, e Fertilizantes orgânicos simples Fertilizantes orgânicos mistos Fertilizantes orgânicos compostos Fertilizantes organominerais. Souza & Alcantara, 2008 * * • Origem: animal ou vegetal. Exemplos: estercos animais, torta de mamona, borra de café; Fertilizantes orgânicos simples Souza & Alcantara, 2008 * * Fertilizantes orgânicos mistos Mistura de dois ou mais fertilizantes orgânicos simples. Ex: cinzas (fonte principalmente de K) + torta de mamona (fonte principalmente de N). Souza & Alcantara, 2008 * * Fertilizantes orgânicos compostos Fertilizante não natural, ou seja, obtido por um processo químico, físico ou bioquímico; Sempre a partir de matéria-prima orgânica, tanto vegetal como animal; Pode ser enriquecido com nutrientes de origem mineral. Ex: composto orgânico, vermicomposto (húmus de minhoca). Souza & Alcantara, 2008 * * Fertilizantes organominerais. Não passam por nenhum processo específico, é o produto da mistura de fertilizantes orgânicos (simples ou compostos) com fertilizantes minerais; No caso específico da agricultura orgânica, estes fertilizantes minerais a serem misturados devem ser naturais (não processados quimicamente: sulfato de potássio, micronutrientes) e de baixa solubilidade, permitidos pela legislação para produção orgânica de alimentos. Souza & Alcantara, 2008 * * Fertilizantes organominerais. Vantagem: oferece a disponibilidade dosnutrientes de forma gradual N (N forma mineral e orgânica); As plantas assimilam N mineral na forma de NH4+ e NO3-, logo o N orgânico só será assimilado pelas raízes quando o N mineral ter sido utilizado ou lixiviado, então o N orgânico sofre processo de mineralização e a planta consegue aproveitá-lo; A mistura de esterco animal com superfosfato simples contribuem para reduzir as perdas de amônia por volatilização - enriquece o solo com fósforo, cálcio e enxofre. (Ciancio, 2010; Trani et al., 2013). * * ADUBO VERDE FUNÇÕES: Proteção do solo – chuva e raios solares; Descompactação do solo; Aumento no teor de MO do solo; Contribui com a infiltração e retenção de água no solo; Redução da toxidade do Al e Mn devido ao aumento do pH; Reciclagem de nutrientes de fácil lixiviação; Extração e mobilização de nutrientes das camadas mais profundas; Inibição de crescimento de plantas invasoras – efeito alelopático e competição por luz; Fixação de N atmosférico – FBN (redução no uso de fertilizantes – menor emissão de N2O; O uso de leguminosas combinado com maior diversidade de espécies em sucessão ou rotação, contribui para uma maior retenção de C e N no solo. VON OSTERROHT, 2002; AMADO, 2001; Buzinaro et al., 2009 * * * * INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO Retardando o processo de oxidação da NH4+ para NO2-, etapa conhecida como nitritação – reduz a atividade das bactérias Nitrosomas; A nitratação normalmente não sofre influencia do inibidor; com a redução do processo de nitrificação, menores quantidades de NO3- são produzidas no solo, consequentemente, reduz o processo de desnitrificação, etapa responsável pela produção de N2O e ainda diminui sua perda por lixiviação (ZERULLA et al., 2001; SCHEER, 2014). * * http://sciblogs.co.nz/waiology/2013/01/25/the-use-of-dicyandiamide-dcd-to-control-nitrogen-pollution-in-nz/ INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO * * INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO Os inibidores de nitrificação também contribuem para um incremento no rendimento da cultura; As plantas assimilam N via NO3- e NH4+ do solo; O uso de inibidores pode beneficiar a nutrição da planta, a NH4+ é fornecida à cultura a altas taxas e quando combinado com o inibidor, ela é disponibilizada para planta de forma parcial, assim a planta consegue ter um maior aproveito do N via NH4+ existente no solo; Os efeito dos inibidores pode ser influenciados pelas condições ambientais – 4- 10 semanas. (SCHEER, 2014; MATOS, 2011; LAN et al., 2013; ZERRULA et al. (2001) + INIBIDOR * * http://www.redagricola.com/reportajes/empresas/compo-fertilizantes-con-inhibidores-de-nitrificacion-la-importancia-del-34-dmpp INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO * * INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO * * * * INIBIDORES DE UREASE O atraso da hidrólise reduz a concentração de NH3 na superfície do solo, reduzindo a volatilização e permitindo o deslocamento da uréia para horizontes mais profundos do solo; Os inibidores aumentam as chances de que chuvas, irrigação ou operações mecânicas incorporem a uréia ao solo. (COSTA et al., 2009; CONTIN, 2007) INIBIDOR UREASE * * A atividade da urease depende da temperatura, pH e umidade do solo; Em solo seco a taxa de hidrólise da uréia é baixa; Solo com 20 % de umidade apresentam uma taxa de hidrólise alta; Assim é preferível aplicar uréia em solo seco em relação ao solo úmido; INIBIDORES DE UREASE SOARES, 2011; CANTARELLA, 2007 * * INIBIDORES DE UREASE (SOARES, 2011) O NBPT é o inibidor de grande importância comercial sendo comercializado em mais de 70 países; * * INIBIDORES DE UREASE CONTIN, 2007 Sulfato de amônio (SA); Uréia comum (UR); Uréia recoberta com NBPT (UR+NBPT) * * MENOR VOLATILIAÇÃO NH3 INIBIDORES DE UREASE * * FBN – Fixação biológica de nitrogênio FBN é o processo através do qual o N2 atmosférico é convertido em formas que podem ser utilizadas pelas plantas – NH4+; Essa reação é catalizada pela enzima NITROGENASE; As bactérias fixadoras de N são chamadas de diazotróficas – Rhizobium ssp; Bradyrhizobium ssp; Azospirillum ssp; A simbiose (rizóbios) entre bactérias FBN com as leguminosas ocorre em estruturas formadas nas raízes – NÓDULOS. HUNGRIA et al., 2013 * * FBN – Fixação biológica de nitrogênio Reino Monera - Prof. M.Sc. Fábio Henrique Oliveira Silva, 2011 - IFMT Bactéria Rhizobium em cima de uma célula da raiz de uma leguminosa ASSOCIAÇÃO MUTALISTICA * * Estirpes: Bradyrhizobiu ssp -> Soja – nódulo; Rhizobium ssp -> Feijão - nódulo; Azospirillum ssp -> Milho, Trigo, Arroz, Cana-de-Açúcar e Braquiária – não cria nódulo. FBN – Fixação biológica de nitrogênio MENDES et al., 2010 * * FBN – Fixação biológica de nitrogênio – INOCULANTES (BASHAN, 1998; MENDES et al., 2010; COSTA et al., 2009) * * FBN – Fixação biológica de nitrogênio – INOCULANTES No Brasil, o FBN substitui 100% o uso de fertilizantes nitrogenados para lavouras de soja; As Bradyrhozobium ssp associadas às raízes da soja conseguem converter o N2 em compostos nitrogenados – cerca de até 300 kg de N/ha; VANTAGENS: Economia para o produtor; Não polui o meio ambiente; Reduz a aplicação de fertilizantes Nitrogenados – menor emissão de N2O. MENDES et al., 2010 * * FBN – Fixação biológica de nitrogênio – INOCULANTES BRASIL, 2012 * * https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/8313328/fixacao-biologica-de-nitrogenio-pode-reduzir-as-emissoes-de-gee-na-agricultura Pesquisador Bruno Alves * * Deixou de emitir Pesquisador Bruno Alves https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/8313328/fixacao-biologica-de-nitrogenio-pode-reduzir-as-emissoes-de-gee-na-agricultura O PAG é determinado pela capacidade de uma molécula de captar a radiação infravermelha, sua concentração atual na atmosfera e seu tempo de vida na atmosfera. Assim, um gás com maior tempo de vida atmosférica terá maior PAG. * NITRIFICAÇÃO: pH entre 7 – 9. * Orgânicos: compostagem * Planta só absorve N na forma nítrica (NO3) e amoniacal (NH4). * URÉIA é hidrolisada rapidamente no solo para amônio pela ação da enzima urease. * HIGROSCÓPICO= ALTA CAPACIDADE DE ABSORVER UMIDADE DO AR * AS: SULFATO DE AMONIO AGROTAIN: INIBIDOR DE NITRIFICAÇÃO * ANDA: ASSOCIAÇÃO NACIONAL PARA DIFUSÃO DO ADUBO * Fonte indiereta: resíduo animais (ureia, NH3) O Inventário Nacional de Emissões e Remoções Antrópicas de Gases de Efeito Estufa não controlados pelo Protocolo de Montreal (Inventário) é parte integrante da Comunicação Nacional à Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (Convenção de Mudança do Clima). A Comunicação Nacional é um dos principais compromissos de todos os países signatários da Convenção de Mudança do Clima. * Responsável por 7% das emissões de GEE na agropecuária em 2013, a contribuição dos fertilizantes nitrogenados sintéticos (ureia e o sulfato de amônio) para as mudanças climáticas vem crescendo rapidamente. * Atualmente, Mato Grosso, Minas Gerais, Rio Grande do Sul, Goiás, Mato Grosso do Sul, Pará e São Paulo são os estados brasileiros que mais emitem GEE pela produção agropecuária de forma direta, somando quase 70% das emissões nacionais desse setor em 2013. As principais fontes de emissão são a pecuária de corte e o uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos em quase todos os estados. * ZUCHELLO – DISSERTAÇÃO Fluxos chegaram a 119 ug N * As emissões indiretas: são calculadas da porção do nitrogênio adicionado aos solos como fertilizantes e estercos, que é volatilizada como NH3 e NOx e depositada nos solos, e também daquela perdida por lixiviação. * * K=potássio * B: boro; Cu:cobre; Cl:cloro; Co: cobalto; Fe:ferro; Mn: manganês; Mo:molibidênio e Zn:zinco * DI: irrigação por gotejamento (goteja água direto na raíz, economia de água, reduz o deslocamento do NO3 no solo e planta consegueassimilar mais N, mto usado em região áridas e semi-áridas. FI: irrigação por sulco * Huangzongrang (alfisol , aluminio e Fe) Chaotu (Fluvissolo) classficação do solo EUA capsicum : Pimentão amaranth : amaranto (codimento) radish : rabanete * Barley: cervada Corn: milho Whinter Wheat: trigo de inverno * A enzima urease é comum na natureza e está presente em animais, plantas e microrganismos. Hidrólise uréia: quebra a molécula de uréia com a adição de águal. * Zeolito é um mineral natural * Gênero Rhizobium ssp mais conhecido; A palavra Rhizobium deriva do Grego "rhíza" que signifca raíz, e "bio" que significa vida. * FIGURA B: bactéria Rhizobium em cima da celula da raiz da leguminosa Mutualismo: as plantas fornecem alimento, exscudados (açúcares) para as bactérias * Bradyrhizobiu não aplica fertilizante só INOCULANTE Rhizobium não é tão eficiente, usa fertilizante + inoculante, reduz 70% da aplicação de fertilizantes. Azospirillum ssp -> Milho, Trigo, Arroz, Cana-de-Açúcar e Braquiária, fertilizante + inoculantes, reduz até 30% dos uso de fertilizantes. Descobriram que existem diazotróficas que fixam em outras plantas que não seja leguminosas; * Tg: teragrama *
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