NITROGÊNIO. Prof. Volnei Pauletti. Profa. Beatriz Monte Serrat

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1 NITROGÊNIO Prof. Volnei Pauletti Profa. Beatriz Monte Serrat Departamento de Solos e Engenharia Agrícola Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo vpauletti@ufpr.br

2 NUTRIENTES ESSENCIAIS Nitrogênio NITROGÊNIO

3 NUTRIENTES ESSENCIAIS Nitrogênio NITROGÊNIO 4 0 ELEMENTO + ABUNDANTE NAS PLANTAS (N K) ( precedido do C, O e do H) ~ 78% DA CONSTITUIÇÃO GASOSA DA ATMOSFERA É N 2 Ligação de alta estabilidade

4 FORMAS INORGÂNICAS DE N NH 4 + NH 3 NO - 2 NO 3 - N 2 O NO N 2 Amônio Amônia Nitrito Nitrato Óxido nitroso Óxido nítrico Nitrogênio elementar

5 NITROGÊNIO CONCENTRAÇÃO NO SOLO Decomposição da MO AMONIFICAÇÃO MO NH + 4

6 Dados Genéricos: M.O. 58% C C% x 1,72 = M.O. M.O. 5% N N% x 20 = M.O.

7 Relação C/N: Microorganismos: 8:1 M.O.: > 30:1 (imobilização) 20 30: 1 (n/ imobilização e nem mobilização) < 20:1 (liberação de N)

8 NITROGÊNIO CONCENTRAÇÃO NO SOLO NITRIFICAÇÃO Nitrossomonas 2NH O 2 2NO H 2 O + 4H + Nitrobacter 2NO 2- + O 2 2NO - 3

9 NITROGÊNIO CONCENTRAÇÃO NO SOLO DESNITRIFICAÇÃO NO 3 - NO 2 - NO N 2 O N 2

10 NITROGÊNIO CONCENTRAÇÃO NO SOLO NO 3 : 1-5 mm NH 4 : µm Aminoácidos cidos: 0, µm

11 NITROGÊNIO CONCENTRAÇÃO NO SOLO Fixação biológica de nitrogênio O N GASOSO É TRANSFORMADO EM MINERAL

12 Fixação em números FONTES DE FIXAÇÃO 10 3 Mg de N/ano Atmosférica 10 Oceanos 36 Sistemas Terrestres 139 Adaptado de UBBA RAO, 1979

13 NITROGÊNIO Fixação Biológica Arroz (dependendo da variedade) de 20 a 58 % Azospirillum Ainda REIS et al citam cana, milho e trigo.

14 Nitrogênio Azospirillum: testes em culturas anuais

15 NITROGÊNIO Fixação Biológica Leguminosas kg ha -1 ano -1 Alfafa Feijão Soja REIS et al Bactérias dos gêneros Rhizobium, Bradyrhizobium e Azorhizobium trocam carboidratos por íons NH 4 + (EPSTEIN & BLOOM, 2006)

16

17 Soja RHIZOBIUM Soja Feijão

18 ALNUS Nitrogênio

19 - Nódulo desenvolve características vasculares que permitem troca de N por nutrientes; Redução do O 2 no nódulo: -Forma-se camadas de células para excluir o oxigênio do interior do nódulo - Leghemoglobina

20 FIGURA 3: Desenvolvimento de nódulo radicular em alfafa. MYLONA et al, 1995

21 NITROGÊNIO Nitrogênio

22 Assimilação do NH + 4 produzido nos nódulos N 2 NH 3 NH 4 + O NH 4+ inibe a fixação de N no bacterióide ide sendo rapidamente retirado.

23 ABSORÇÃO DE NITROGÊNIO Nitrogênio FORMAS ABSORVIDAS PELAS PLANTAS Mais importantes são: NO 3 NH 4 Formas orgânicas de N, que com exceção da uréia têm importância apenas secundária.

24 ABSORÇÃO DE NITROGÊNIO Nitrogênio Durante a absorção - a raiz pode: acidificar ou diminuir a acidez do meio. < ph -NH 4 + > ph -NO 3 -

25 ABSORÇÃO DO NO 3 - Rota simplástica - Absorção: - Transportador do tipo simporte com H + - NO 3 absorvido é transportado pela planta

26 ABSORÇÃO DO NH 4 - Rota simplástica - Absorção: - Transportador do tipo uniporte - Canais de K podem ser usados - Maioria do NH 4 absorvido pela raiz é incorporado à compostos orgânicos na própria raiz.

27 Absorção do N Nitrogênio

28 Absorção do NO 3 Tsai et al, 2007 in Marchner, 2012

29 Absorção do NO 3 Dechorgnat et al, 2011 in Marchner, 2012

30 ABSORÇÃO DE AMINOÁCIDOS - Transportadores identificados em algumas plantas - Baixo peso molecular ABSORÇÃO DE URÉIA - Transportadores de alta afinidade = simporte com H + - Transporte passivo = transportadores da família das aquaporinas

31 CONCENTRAÇÃO E FORMAS DE NITROGÊNIO NA SOLUÇÃO DO SOLO E XILEMA DAS PLANTAS Solução do Solo Valores Forma Médios NO 3 -, NH Xilema Conc. Forma (µm) NO 3 - Aminon

32 ASSIMILAÇÃO DO N ABSORVIDO Nitrato redução Nitrito NO 3 redutase NO 2 redutase NH 4 Assimilação Aminoácido - Glutamino sintetase (GS) - Glutamato sintetase (GOGAT)

33 ASSIMILAÇÃO DO N ABSORVIDO METABOLISMO O N quando absorvido na forma inorgânica oxidada deverá ser reduzido para ser incorporado a compostos orgânicos, e então exercer suas funções metabólicas. Para então ser incorporado, no interior das plantas, combinado ao C, H e O e ao S, aos compostos orgânicos (aminoácidos, enzimas, ácidos nucléicos, clorofila, alcalóides e outros). (Prevedello e Reissmann, 2002)

34 Redução do nitrato em células superiores Nitrogênio NO H + + 8e- NH 3 + 2H-2O + OH - - Redutase do Nitrato NO 3 Redutase do Nitrito fotossist I NADPH+H + e - NADP e - FADH 2 citocfe II Mo IV e - - NO 2 ferredoxina red FAD citocfe III Mo VI ferredoxina oxid NAD(P) + 2H + H 2 O NH 3 + H 2 O + OH - NADPH 2 citoplasma cloroplasto

35 Nitrato redutase Nitrogênio

36 Efeito da luz na redução do NO 3 Nitrogênio in Marchner, 2012

37 Assimilação do nitrogênio NH 4 e NH 3 São tóxicos para as plantas? RAPIDAMENTE ASSIMILADOS PELAS ENZIMAS GS e GOGAT (Glutamina e Glutamato sintetase ) FORMANDO OS AMINOÁCIDOS

38 INCORPORAÇÃO DO NH 3 EM COMPOSTOS ORGÂNICOS Nitrogênio Via desidrogenase glutâmica (GDH) NAD(P)H = dinucleotídieo de adenina e nicotinamida fosfato

39 INCORPORAÇÃO DO NH 3 EM COMPOSTOS ORGÂNICOS Via sintetase da glutamina/sintetase do glutamato (GS/GOGAT)

40 INCORPORAÇÃO DO NH 4 EM COMPOSTOS ORGÂNICOS Fonte: Buchmam et al. 2000

41 INCORPORAÇÃO DO NH 4 EM COMPOSTOS ORGÂNICOS Hawksford et al in Marchner, 2012

42 FUNÇÕES DO NITROGÊNIO ESTRUTURAL (AMINOÁCIDOS, PROTEÍNAS, BASES NITROGENADAS, COENZIMAS, VITAMINAS, PIGMENTOS, E ÁCIDOS NUCLÉICOS, ENZIMAS )

43 COMPOSTOS QUE CONTÉM NITROGÊNIO

44 COMPOSTOS QUE CONTÉM NITROGÊNIO Nitrogênio

45 O N NA MOLÉCULA DE ATP

46 TAIZ & ZEIGER, 2004 Nitrogênio

47 NITROGÊNIO Nitrogênio Frutas N maçã/pêssego/uva-< tamanho dos frutos Pereira et al. (1994) N < fruto pêssego(reginato, 1945) >Ramos-N o Frutos (Mattos et al., 1990) < vida de prateleira - firmeza e cor externa > suscet. a pragas e doenças (Reeves; Cummings, 1970) problemas ambientais

48 NITROGÊNIO N nas folhas das plantas cultivadas 10 a 50 g kg -1 de matéria seca. TEOR FOLIAR DE N X demais macronutrientes Cultura N P K Ca Mg S g/kg Soja ,5-5, ,0-20 3,0-10 2,1-4,0 Milho ,0-4, ,5-8,0 1,5-5,0 1,5-3,0 Pêssego ,8-2, ,6-5,6 1,3-2,8 Essências florestais Nitrogênio

49 NITROGÊNIO Nitrogênio SINTOMAS DE DEFICIÊNCIA FOLHAS AMARELAS ÂNGULO AGUDO ENTRE CAULE E FOLHA DORMÊNCIA DE GEMAS LATERAIS REDUÇÃO NO PERFILHAMENTO SENESCÊNCIA PRECOCE FOLHAS MENORES BAIXO CRESCIMENTO

50 -Ca -N completa -K -P -Mg Freire e Magnani (1998)

51 C - N - Mg - K FONTE: C. J. FREIRE; M. MAGNANI

52

53 50% NO 3 + NH 4 100% - N 100% NH 4 NO 3

54 -N FONTE: J. C. CAIN; C. B. SHEAR 1947

55 -N -K POTAFOS,N 63,1993

56 -N -K POTAFOS,N 63,1993

57 FEIJÃO POTAFOS,N 63,1993

58 ASSMANN, 2005 Fertilizante Fórmula química Garantia mínima N% Sulfato de amônio (NH 4 ) 2 SO 4 20 Salitre-do-chile NaNO 3 15,5 Nitrato de amônio NH 4 NO 3 33 Nitrocalcio da petrobrás NH 4 NO 3 +CaCO 3 20,5 e 27 Uréia CO(NH 2 ) Calciocianamida CaCN 2 21,5 Nitrato de cálcio Ca(NO 3 )

59 NITROGÊNIO Nitrogênio

60 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Nitrogênio EPSTEIN, E.; BLOOM, A.J.. Princípios e perspectivas. ed. 2.Londrina, p. COMISSÃO. Manual de adubação e calagem para os estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Comissão de Química e Fertilidade do Solo, Ed. 10, Porto Alegre, 400 p MARSCHNER, H. Mineral Nutrition of Higher PLants. 3ed. San Diego: Academic Press, p. MALAVOLTA, E.; VITTI, G. C.; OLIVEIRA, S. A. Avaliação do estado nutricional de plantas. 2º edição. Piracicaba; POTAFOS, PG. O ciclo do Nitrogênio; < Acessado em 20/08/2006. O ciclo do Nitrogênio; < em 20/08/2006. Acessado Reis, V. M. et al. Fixação biológica de Nitrogênio Simbiótica e associativa. In: Fernandes S. M.. Viçosa, SBCS. Cap.VI, p: , 2006.

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