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AULA FERTILIZANTES N2O

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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
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*
Ammonia Outllok – Fertecon – 2008 http://www.senado.leg.br/comissoes/CRA/AP/AP20090414_Dr_Fernando_Fernandes_Martinez.pdf
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*
ANDA: http://www.economiaemdia.com.br/EconomiaEmDia/pdf/infset_fertilizantes.pdf
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ANDA - http://www.anda.org.br/multimidia/investimentos.pdf
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http://www.anda.org.br/index.php?mpg=03.01.00&ver=por
*
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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
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Zuchello 2010 
 A uréia foi aplicada a lanço 80 dias após o plantio da cana-de-açúcar.
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A
B
C
NPK 2:16:00/ Ureia 	
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*
Emissões de CO2eq (Gg)
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ESTRATÉGIAS DE REDUÇÃO DAS EMISSÕES DE N2O
 Fertilizantes orgânicos e 
 adubos verdes;
 Inibidores de ureases e Nitrificação;
 FBN – Fixação biológica
 de nitrogênio – Inoculantes; 
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*
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
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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). 
*
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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
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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).
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http://sciblogs.co.nz/waiology/2013/01/25/the-use-of-dicyandiamide-dcd-to-control-nitrogen-pollution-in-nz/
INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO
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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
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http://www.redagricola.com/reportajes/empresas/compo-fertilizantes-con-inhibidores-de-nitrificacion-la-importancia-del-34-dmpp
INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO
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INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO
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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
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 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 
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INIBIDORES DE UREASE
(SOARES, 2011) 
O NBPT é o inibidor de grande importância comercial sendo comercializado em mais de 70 países;
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INIBIDORES DE UREASE
CONTIN, 2007
Sulfato de amônio (SA);
 Uréia comum (UR); 
 Uréia recoberta com NBPT (UR+NBPT)
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MENOR VOLATILIAÇÃO
NH3
INIBIDORES DE UREASE
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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
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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
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 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
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FBN – Fixação biológica
 de nitrogênio – INOCULANTES
(BASHAN, 1998; MENDES et al., 2010; COSTA et al., 2009) 
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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
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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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