NITROGÊNIO. Antonio Roque Dechen - Francisco A. Monteiro - Quirino A. Carmello

Transcrição

1 NITROGÊNIO Antonio Roque Dechen Francisco A. Monteiro Quirino A. Carmello

2 FREQÜÊNCIA RELATIVA DAS DEFICIÊNCIAS DE NITROGÊNIO NO BRASIL

3 ATMOSFERA Nitrogênio (N 2 ) 78% Oxigênio (O 2 ) 21% Outros Gases (1%)

4 PROCESSOS DE AQUISIÇÃO DO N ATMOSFÉRICO Fixação Industrial Fixação Biológica

5 PROCESSOS DE AQUISIÇÃO DO N ATMOSFÉRICO 1)FIXAÇÃO INDUSTRIAL (Processo Haber): 450 C Ar N 2 + 3H 2 NH atm GÁS NATURAL DE PETRÓLEO, GÁS DE REFINARIA OU DE NAFTA NH 3 é o Produto Chave Para Obtenção de Adubos Nitrogenados.

6 PRINCIPAIS ADUBOS NITROGENADOS (MALAVOLTA, 1981) + O2 HNO3 +NH3 Nitrato de Amônio NH4NO3 NH3 H2SO4 +CO2 +H3PO4 +H2O Sulfato de Amônio (NH4)2SO4 Uréia (NH2)2CO Fosfatos de Amônio MAP, DAP Água Amônia NH4OH

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8 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : Principais Sistemas Fixadores de Nitrogênio (Epstein, 1975):

9 47 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Simbiótica 1) Nódulos radiculares Leguminosas com bactérias em nódulos radiculares (Rhizobium), ervilha, feijão, trevo, soja, etc.

10 Johanna Döbereiner Nos anos 70, a produção de soja no Brasil era insignificante. A pesquisadora Johanna Döbereiner, começou os estudos com a fixação biológica do nitrogênio

11 RHIZOBIUM

12 RHIZOBIUM 45

13 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Simbiótica 2) Nódulos radiculares Não leguminosas com organismos em nódulos radiculares (Alnus, Ceanothus, Casuarina, etc).

14 Azolla

15 Azolla 42

16 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Simbiótica 3) NÓDULOS RADICULARES Não leguminosas com algas azuis verdes em nódulos radiculares. Árvores tropicais da ordem Cycadales.

17 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : Principais Sistemas Fixadores de Nitrogênio (Epstein, 1975):

18 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Simbiótica 1) Nódulos foliares Angiospermas não leguminosas com bactérias em nódulos foliares. Árvores tropicais. Psychotria, Ardesia, etc.

19 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Simbiótica 2) Nódulos foliares Angiospermas não leguminosas com algas azuis verdes em glândulas foliares. Espécies herbáceas em habitats tropicais úmidos. Gunnera spp.

20 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Menos íntima 1.Bactérias nas superfícies de árvores da floresta tropical úmida.

21 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Menos íntima 2. Bactérias nas superfícies de árvores de florestas da zona temperada.

22 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Menos íntima 3. Organismos na superfície das raízes de gramíneas (arroz, canadeaçúcar, Paspalum, milho). NUTRIÇÃO MINERAL DE PLANTAS

23 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : A) Associação Menos íntima 4. Algas azuis verdes associadas com fetos, hepáticas e fungos.

24 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : C) Vida Livre 1. Algas azuis verdes (Cyanophyta, Nostoc), etc. 2. Fungos, leveduras, actinomicetos, fetos + algas (Azolla).

25 Alnus

26 31 2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA : Principais Sistemas Fixadores de Nitrogênio (Epstein, 1975): C) Vida Livre 3. Bactérias: aeróbicas: Azotobacter, Beijerinckia, etc. facultativos: Aerobacter aerogenes, etc. anaeróbicas: não fotossintéticas: Clostridium pasteurianum, etc. fotossintéticas: Rhodospirillum rubrum, etc.

27 Johanna Döbereiner Hoje o Brasil produz 100 milhões de toneladas de soja, sem usar o fertilizante nitrogenado, apenas com a inoculação com rhizobium. O BRASIL ECONOMIZA 10 BILHÕES DE DOLARES/ANO

28 30 TRANSFORMAÇÕES DO N NO SOLO 1.Amonificação: transformação do N orgânico em amoniacal. 2.Nitrificação: oxidação do amônio em nitrato e nitrito.

29 29 TRANSFORMAÇÕES DO N NO SOLO 3. Mineralização do N: transformação do N orgânico em mineral, geralmente NH Imobilização do nitrogênio: mudança do N mineral em N orgânico, principalmente por microorganismos do solo.

30 TRANSFORMAÇÕES DO N NO SOLO 5.Desnitrificação: produção de formas gasosas e formas N a partir de nitrito e nitrato. 6. Fixação do N: conversão do N elementar em forma combinada.

31 Kg/ha/ano QUANTIDADE MÉDIA DE N FIXADO PELAS LEGUMINOSAS Alfafa Ervilha Soja Amendoim A fixação de nitrogênio pelas leguminosas é máxima quando o nível de N no solo estiver no mínimo.

32 CICLO DO NITROGÊNIO (ADAPTADO DE STEVENSON, 1986) Chuva Fixação do N 2 do Ar Remoção pela Colheita N 2 NO 3 N 2 N 2 O Indústrial Simbiótica Não Simbiótica Floresta N Gasoso Vento Fogo Fertilizante Nitrogenado Rizobium Azotobacter Clostridium Absorção Resíduos Microrganismos N Org NO 3 Desnitrificação NO 3 Nitrificação M.O. do Solo Imobilização Amonificação NH 3 NH 4 Complexos Orgânicos e MInerais Lavagem NO 2

33 Fixação Microbiológica do N Produtos de Excreção Desnitrificação N 2 CICLO DO NITROGÊNIO NA NATUREZA (MENGEL, 1987) Nutrição Humana e Animal NH 3 N 2 N 2 O NH 3 N Orgânico no Solo Amonificação NH 4 + NO 2 NO 3 Nitrificação NUTRIÇÃO MINERAL DE PLANTAS Lavagem 25

34 ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA LUIZ DE QUEIROZ DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DO SOLO NUTRICÃO MINERAL DE PLANTAS A. R. DECHEN

35 Fotossíntese Respiração Assimilação de Nitrogênio

36 PERDAS DE NITROGÊNIO 1. Lixiviação 2. Retirada pelas Plantas 3. Volatilização do NH 3 4. Desnitrificação: Redução biológica do NO 3 sob condições anaeróbicas por microorganismos: Pseudomonas, Micrococcus, Spirillum, Thiobacillus denitrificans

37 Funções e Compostos em que o Nitrogênio Participa na Planta (Hewitt & Smith, 1975) NITROGÊNIO Funções Importante no metabolismo como composto Compostos Aminoácidos, proteínas, aminas, amidas, aminoaçúcares, purinas, pirimidinas, alcalóides,coenzimas,vitaminas,pigmentos 23

38 FUNÇÕES DO NITROGÊNIO NA PLANTA 1.Componente da molécula de clorofila

39 Formula Estrutural da Molécula de Clorofila a

40 Funções do Nitrogênio na Planta 2. Componente de aminoácidos e proteínas 3. Essencial para a utilização de carboidratos

41 19 Funções do Nitrogênio na Planta 4. Componente de enzimas 5. Ajuda a absorção de outros elementos 6. Estimula o desenvolvimento das raízes

42 18 Efeito de Níveis Crescentes de Nitrogênio no Desenvolvimento das Plantas e Sistema Radicular (MENGEL, 1987) Suprimento de N

43 17 Transformações do N na Planta REDUÇÃO ASSIMILATÓRIA DO NITRATO: NO e + 8 H + NH H 2 O + OH

44 Efeito da Aplicação Localizada de Nitrato no Crescimento Lateral de Raízes de Cevada ( adaptado de MENGEL, 1987) 16 Aplicação de Nitrato

45 15 Incorporação do NH 3 em Compostos Orgânicos a) Via carbamil quinase: NH 3 + CO 2 + ATP Mg NH 2 C OPO 3 H 2 + ADP carbamil O quinase Carbamil fosfato

46 14 Incorporação do NH 3 em Compostos Orgânicos b) Via desidrogenase glutâmica (GDH) COOH C = O + NH 3 + NAD(P)H + H + CH 2 COOH Ácido alfa ceto glutárico COOH (CH 2 ) 2 + NAD(P) + H 2 O CHNH 2 COOH Ácido Glutâmico NAD(P)H = dinucleotídieo de adenina e nicotinamida fosfato

47 13 Incorporação do NH 3 em Compostos Orgânicos c) Via sintetase da glutamina/sintetase do glutamato (GS/GOGAT) COOH Mg COOH (CH 2 ) 2 CHNH 2 COOH + NH 3 + ATP N 2 HCH + ADP + H 2 PO 4 CH 2 CONH 2 Ácido Glutâmico Glutamina

48 Suprimento de nitrogênio no crescimento da folha em vários constituintes da planta (Marschner, 1986). Fotossíntese Açúcar Amido Polissacarídeio Sombreamento Mútuo Crescimento de Folhas (Área Foliar) + N Acetil_CoA + N NADH ATP CO 2 Celulose Material Estrutural Lipídeos Estruturais Óleos e Lipídeos de Reserva + N Proteína Fitohormônios + N OxoÁcidos Amino Ácidos Aminas NH 3 NH 4 N Redução do Nitrato Suprimento de N Reservatório de Amidas NO 3 N NO 3 N Suprimento sub ótimo a ótimo de N Suprimento alto a excessivo de N

49 Concentração e Formas de Nitrogênio na Solução do Solo, Xilema e Floema das Plantas Nutriente Solução do Solo Conc. ( M) Xilema Floema Valores Médios Forma Conc. ( M) Forma Conc. ( M) Forma Nitrogênio 1500 NO 3 NH NO 3 Aminon sem NO 3 11

50 10 TEORES MÍNIMOS ADEQUADOS (NÍVEIS CRÍTICOS) DE MACRONUTRIENTES (G KG 1 ) EM ALGUMAS CULTURAS Cultura Abacaxi Algodão Arroz Banana Batata Café Cana Citros Feijão Maçã Milho Pinus spp Soja Sorgo Tomateiro Videira N g kg 1 15,0 32,0 30,0 26,0 50,0 28,0 16,0 22,0 30,0 22,0 30,0 13,0 45,0 30,0 40,0 25,0 P K Ca Mg 1,20 30,0 5,00 3,00 1,70 15,0 20,0 5,00 4,00 1,20 20,0 6,00 3,00 2,20 28,0 6,00 3,00 2,00 3,00 30,0 10,0 3,00 1,20 18,0 10,0 3,50 2,00 1,20 10,0 4,00 2,00 2,00 1,20 10,0 30,0 3,00 2,00 3,00 20,0 25,0 5,00 2,00 1,80 13,0 9,50 3,50 2,00 2,00 20,0 4,50 2,50 2,00 2,00 10,0 2,00 2,00 2,50 17,0 10,0 4,00 2,50 5,00 22,0 3,50 2,50 4,00 38,0 20,0 5,00 2,00 15,0 4,00 4,00 S

51 NÍVEIS ADEQUADOS DE MACRONUTRIENTES PARA ALGUMAS HORTALIÇAS (TEORES EM FOLHAS, G KG 1 ) 9 Cultura N P K Ca Mg S Alho Alface Batata Beringela Cenoura CouveFlor Cebola Espinafre Ervilha Morango Pimentão Quiabo Repolho Tomate g kg ,0 4, ,5 4,0 7,0 4, ,0 3,0 3,0 4, ,0 10,0 3,0 4,0 4, ,0 2,0 2, ,0 4,0 5, ,0 15,0 3, ,0 8,0 3, ,0 3,0 5, ,0 3,0 4, ,0 4,0 1,0 3,0 2, ,0 4,0 4, ,0 3,0 7, ,0 7,0 4, ,0 3,0

52 NÍVEIS EM FOLHAS ANEXA A ESPIGA DO MILHO (MENGEL & KIRKBY, 1987) Deficiente Baixo Adequado Alto Toxicidade N (g kg 1 ) < 20,0 20,0 25,0 25,0 35,0 > 35,0 P (g kg 1 ) < 1,0 1,0 2,0 2,0 5,0 5,0 8,0 > 8,0 K (g kg 1 ) < 10,0 10,0 15,0 15,0 30,0 30,0 55,0 > 55,0 Ca (g kg 1 ) < 1,0 1,0 2,0 2,0 10,0 > 10,0 Mg (g kg 1 ) < 1,0 1,0 2,0 2,0 10,0 > 10,0 Mn (mg kg 1 ) < > 350 Fe (mg kg 1 ) < B (mg kg 1 ) < > 55 Cu (mg kg 1 ) < > 70 Zn (mg kg 1 ) < > 150 8

53 RELAÇÕES ENTRE RESPOSTAS DAS CULTURAS DE ALGODÃO E MILHO E OS TEORES DE MATÉRIA ORGÂNICA EM SOLOS (SILVA, 1971; RAIJ ET AL., 1981) 7

54 RELAÇÕES ENTRE RESPOSTAS DAS CULTURAS DE ALGODÃO E MILHO E OS TEORES DE MATÉRIA ORGÂNICA EM SOLOS (SILVA, 1971; RAIJ ET AL., 1981) 6

55 EXEMPLOS DE CURVAS MÉDIAS DE RESPOSTA A NITROGÊNIO PARA DIVERSAS CULTURAS 5 Miyasaka et al., 1965, 1966 e 1967

56 EXEMPLOS DE CURVAS MÉDIAS DE RESPOSTA A NITROGÊNIO PARA DIVERSAS CULTURAS 4 Marinho et al., 1976

57 EXEMPLOS DE CURVAS MÉDIAS DE RESPOSTA A NITROGÊNIO PARA DIVERSAS CULTURAS 3 Silva, 1971

58 EXEMPLOS DE CURVAS MÉDIAS DE RESPOSTA A NITROGÊNIO PARA DIVERSAS CULTURAS 2 Raij et al., 1981

59 FERTILIZANTES NITROGENADOS Adubos Nitrogenados Porcentagem de N P 2 O 5 K 2 0 CaO MgO S Amônia Anidra 82 Solução Amoniacal Nitrato de Amônio 33,5 Nitrocálcio Sulfato de Amônio Sulfonitrato de Amônio Calciocianamida Nitrato de Cálcio Soluções Nitrogenada Salitre do Chile 16 Uréia 45 Tortas de Oleaginosas ,5 1,0 Esterco de Curral 1 1,5 1 Fosfato Monoamônico Nitrofosfatos Fosfato Diamônico Nitrato de Potássio

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62 RALLY DA SAFRA FIESP (47)

63 DEFICIÊNCIAS DE NITROGÊNIO Citros Beterraba Morango Algodão Alfafa Arroz Café Soja

64 DEFICIÊNCIAS DE NITROGÊNIO Canade Amendoim Tomate Milho Açúcar Alface Trigo Alho

65 TOXIDEZ DE NITROGÊNIO Fumo Sorgo Tomate (Cálcio) (NH 3 )

66 Nitrogênio Revisão Forma Absorvida: NO 3 e NH 4 + Forma Incorporada: NH 3 Mobilidade de Redistribuição: Móvel Teores Médios: g kg 1 Funções nas Plantas: Características de deficiência: Proteínas, Enzimas, Clorofila Amarelecimento generalizado das folhas velhas, redução do crescimento, baixa produção

67 NUTRIENTES Forma Adsorvida Forma Incorporada Mobilidade* de Redistribuição Funções nas Plantas Teores Médios Características da Deficiência + PROTEÍNAS, ENZIMAS, N NO 3 e NH 6 NH 3 MÓVEL CLOROFILA g kg 1 AMARELECIMENTO GENERALIZADO DAS FOLHAS

68 Livros não mudam o mundo, as pessoas mudam o mundo, os livros só mudam as pessoas. Antonio Roque Dechen, Francisco A. Monteiro, Quirino A. C. Carmello Caio Graco