NITROGÊNIO E ADUBOS NITROGENADOS

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1 NITROGÊNIO E ADUBOS NITROGENADOS

2 P Nitrogênio na planta Ł Encontrado predominantemente na forma de compostos orgânicos -Integrante de aminoácidos -Molécula de clorofila -Enzimas -Hormônios...

3 P Distribuição do Nitrogênio no Planeta Ambiente Porcentagem Forma Magma 98,0 Nitretos metálicos (0,005%) Atmosfera 1,9 N 2 (78% do ar) Solo 0,1 MOS, NO 3-, NH + 4 Fonte: Stevenson (1965)

4 P Formas de nitrogênio no solo Umidade do solo Ambiente Seco (%) Alagado (%) N orgânico N nítrico (NO 3-, NO 2- ) N amoniacal (NH 4+ ) <<0,1 2-5 Fonte: Bissani et al. (2004)

5 P Ciclo do nitrogênio (N) N2 Fixação industrial Fixação biológica de N ou N 2 O Fixação natural Desnitrificação de N 2 (ausência de O2) Lixiviação de NO - 3 absorção NO - 3 (chuvas) imobilização Nitrificação (presença de O 2 ) absorção imobilização NH NO3 NH4 + R-NH 2 adsorção imobilização remineralização amonificação desorção H + OH - mineralização NH 3 Decomposição Volatilização de NH 3 (ph alto, baixa umidade)

6 P Possibilidades de ganhos de nitrogênio no sistema -Adição de N atmosférico (descargas elétricas) -Fixação biológica de N atmosférico Raízes com nódulos N 2 NH 3 Biológico (catalizador é a nitrogenase e acontece com valores de temperatura e pressão normal)

7 -Adubação nitrogenada N 2 NH 3 sintético (catalizador metálico com temperatura >200 o C e pressão de 250 atm) É matéria prima para: -Uréia sintética CO(NH 2 ) 2 -Sulfato de amônio (NH 4 ) 2 SO 4 -MAP (NH 4 )H 2 PO 4 -DAP (NH 4 ) 2 HPO 4

8 Ciclo do N Processos microbiológicos no solo Relação C/N MINERALIZAÇÃO -Efeito FLUSH -Mineralização Basal -Remineralização Morte da BMS pouco alimento (periódico) Decomposição da MOS (contínuo) IMOBILIZAÇÃO -Assimilação de N mineral -Assimilação direta Umedecimento/secagem Congelamento/degelo Morte de parte da BMS (periódico) Processo lento 14% em 3 meses 40% após 2 anos LIBERAÇÃO DE N MINERAL PARA O SOLO

9 Ciclo do N - A entrada de N no solo Decomposição dos resíduos - relação C:N 100 Percen tagem rem an ec en te (%) lignina celulose hemicelulose Dias TAMBÉM AFETAM O grau de lignificação Relação C/P Relação C/S Relação C/K Relação C/Ca Os fatores edáficos Os fatores ambientais

10 N remanescente (%) % Aveia 100% Ervilhaca 100% Nabo 15% Aveia + 85% Ervilhaca 45% Aveia + 55% Ervilhaca Tempo (dias) Fonte: Giacomini (2001)

11 Ciclo do N Transformações Uréia Amonificação Enzima UREASE CO(NH 2 ) 2 + 2H 2 O 2NH 3 +CO 2 Amonificação microbiana de resíduos orgânicos Desaminação hidrolítica R-CH NH 2 H 2 O R-CH(OH)COOH + NH 3 COOH Desaminação hidrolítica com descarboxilação R-CH NH 2 H 2 O R-CH 2 (OH) + CO 2 + NH 3 COOH

12 Ciclo do N Transformações Nitrificação NH 4 + NO 2 - NO 3 - NH4 + NH 3 1 XH 2 O 2 X H 2 O H + NH 2 OH 2 3 (NOH) H 2 O Nitrossomonas NAD NADH 2 Cit ( b Cit )( )( c Cit ) a ATP CÉLULA CO 2 HNO 2 (ÁCIDO NÍTROSO) H + + NO - 2 (NITRITO) ENZIMAS 1. Monooxigenase, não acoplada a produção de ATP. 2. Hidroxilamina citrocoma redutase. 3. Nitroxil (intermediário hipotético) é oxidado a nitrito e fornece poder redutor (XH 2) o qual é um co-substrato na reação da monooxigenase. **Estas bactérias operam o ciclo de Krebs para o fornecim ento de esqueletos de carbono e biosíntese de amino ácidos. Cit b Cit c Cit a Nitrobacter 1/2 O 2 H 2 O CO 2 Nitrosomonas Nitrospira Nitrosococcus nitrosolobus NO 2 - ) - NO volts NO 3 - Transporte reverso de elétrons através do uso da energia do ATP para fixar CO 2 para síntese celular CÉLULA ATP -0.6volts ATP NAD ATP ( red ATP ATP ) Cit ( a1 ) Cit a1 Cit Cit ( c ) ( b ) Cit b Cit c Cit a3 ( ) Cit a3 ADP+Pi HNO 3 - HNO 3 (ÁCIDO NÍTRICO) ATP ( 1/2 O volts H 2 Fla ( red ) Fla oxi CO -0.32volts 2 NAD OXI O H + + NO 3 - (NITRATO) Nitrobacter Nitrospina Nitrococcus CHAVE DO PROCESSO: OXIGÊNIO

13 Ciclo do N Transformações Lixiviação de NO 3 - PO 4 3- PO 3-4 MoO 2-4 SO 2-4 SO 2-4 PO 3-4 PO 3- MoO 2- SO SO 2- PO 3- MoO 2-4 MoO SO 2-4 SO 2-4 PO 3- PO MoO 2-4 MoO 2-4 SO 2-4 NO 3 - Cl - Cl - NO 3 - NO 3 - NO 3 - Cl -

14 Exemplo... Lixiviação nitrato 40 N-NO3 - - mg L Sem esterco 20 m 3 ha m 3 ha m 3 ha Dias após aplicação do esterco Fonte: Ceretta (2003)

15 Ciclo do N Transformações Desnitrificação 2 NO - 2 NO NO N 2 O N 2 DESNITRIFICAÇÃO AMIDO SUCROSE GLICOGÊNIO Glicose Piruvato ATP e - e - e - e - ADP OXALOACETATO CO 2 PROTEINAS Amino ácidos e - Acidos graxos ACETATO (acetil-coa) CICLO DE KREBS FOSFOLIPÍDEOS CITRATO CO 2 elétrons ATP DOADORES DE ELÉTRONS CO 2 +0,73 volts N 2 O, N 2 NO 3 PAR REDOX RECEPTOR DE ELÉTRONS Alcaligenes Agrobacterium Rhizobium Pseudomonas Thiobacillus Azoarcus Bacillus CHAVE DO PROCESSO: FALTA DE OXIGÊNIO

16 Recomendação de adubação para N Recomendações de adubação nitrogenada para a cultura do trigo(até 2t/ha), RS/SC. CQFS-RS/SC (2004) Teor de matéria Cultura precedente orgânica do solo Soja Milho % ----kg/ha de N , ,6 5, > 5, Mas...expectativa de produtividade: Para cada tde grãos +20 e 30 kg/ha após leguminosa egramínea, respectivamente

17 Recomendações de adubação nitrogenada para acultura do milho(até 4t/ha), RS/SC. CQFS-RS/SC (2004) M.O. Cultura antecedente solo Leguminosa Cons/pous. Gramínea % kg/ha , ,6 5, > 5, Mas..expectativa de produtividade: Para cada tde grãos + 15 kg/ha E a matéria seca da cultura antecedente? Alta produção de matéria seca de gramínea? Mais 20 kg/ha. Após leguminosa ou consórcio? Menos 20 kg/ha.

18 Recomendação de adubação para N Ł Gramíneas de estação fria (aveia, azevém, centeio, triticale...) Teor de matéria orgânica no solo RECOMENDAÇÃO DO MANUAL (CQFS-NRS) Nitrogênio % kg de N/ha 2, ,6 5, > 5, kg de N/ha na semeadura; restante em cobertura (2 a 4 aplicações) Atenção: leiam as notas de rodapé das tabelas...

19 Recomendação de adubação para N Ł Capim elefante: RECOMENDAÇÃO DO MANUAL (CQFS-NRS) Teor de matéria orgânica no solo Nitrogênio/ano % kg de N/ha 2, ,6 5, > 5,0 < kg de N/ha no plantio; restante em cobertura (2 a 4 aplicações, no perfilhamento e depois do pastejo) Atenção: leiam as notas de rodapé das tabelas...

20 Recomendação de adubação para N Ł Leguminosas: -de estação fria -de estação quente -alfafa -consorciação com gramíneas... RECOMENDAÇÃO DO MANUAL (CQFS-NRS) Inocular as sementes das leguminosas com rizóbio específico. Se inoculação ineficiente, aplicar em torno de 20 kg N/ha (depende da espécie).

21 Recomendação de adubação para N Erva-Mate

22 Adubos e adubação nitrogenada Adubos de fixação industrial Nome Fórmula % de N Uréia CO(NH 2 ) 2 44 Sulfato de amônio (NH 4 ) 2 SO 4 20 Cloreto de amônio NH 4 Cl 28 Nitrato de amônio NH 4 NO 3 32 Fonte: Bissani et al. (2004)

23 Amônia anidra: gás liquefeito 82% de N Todos os fertilizantes nitrogenados derivam da amônia anidra Ác. nítrico CO 2 Nitrato de amônio Uréia URAN Amônia H 2 SO 4 Sulfato de amônio H 3 PO 4 MAP/DAP Franco, 2007

24 Nitrato de amônio -NH 4 NO 3 34% de N GARANTIA MÍNIMA Sólido perolado ou granulado Menor perda por volatilização e menor acidificação do solo Sulfato de amônio - (NH 4 ) 2 SO 4 21% de N Sólido cristais ou granulado Presença de S (24%) Uréia CO(NH 2 ) 2 46% de N Sólido pérola ou grãos Menor custo de produção em relação aos demais Perdas no solo 50% do consumo mundial

25 URAN CO(NH 2 ) 2 + NH 4 NO 3 32% de N Líquido mistura 1:1 entre uréia e nitrato de amônio Baixo consumo no Brasil CLORETO DE AMÔNIO NH 4 Cl 28% de N DIAMÔNIO FOSFATO (DAP) -(NH 4 ) 2 HPO 4 16% de N, além dos 48% de P 2 O 5 MONOAMÔNIO FOSFATO (MAP) -NH 4 H 2 PO 4 09% de N, além dos 48% de P2O5

26 ÉPOCAS DE APLICAÇÃO DO N Por que época de aplicação é tão importante? 1 o Sincronismo entre ataxa de liberação do N do solo ou de resíduos vegetais, com ataxa de absorção pelas plantas 2 o Alta mobilidade do Nno solo =favorece perdas de Npor lixiviação

27 Evidência da lixiviação de N mineral no solo (Fonte uréia). Santa Maria - RS Chuvas normais 1996/97 kg de N ha Prof. - cm Chuvas acima do normal /98 kg de N ha Prof. - cm

28 96/97: Chuva normal 97/98: El Niño

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30 Volatilização de NH 3 Uréia Enzima UREASE CO(NH 2 ) 2 + 2H 2 O 2NH 3 +CO 2 2NH 3 +2H 2 O 2NH 4+ +2OH - Umidade do solo ph muito alto A volatilização depende de -Depende do ph do solo NH 4+ + OH - -Depende da umidade(irrigação) -Temperatura (aumenta volatilização) -Depende da CTC (adsorve amônio) NH 3 + H 2 O

31 Exemplo... Solo CTC Métodos de aplicação (cmol c kg -1 ) Superficial Incorporado % Bom Retiro 2,6 27,9 1,4 São Gerônimo 6,4 27,7 0,6 Vacaria 17,4 15,1 0,1 Fonte: Anghinoni (1985)

32 Adubos orgânicos Material % de N Estrume de boi 0,60 Estrume de suíno 0,50 Estrume de aves 2,50 Palhas de cereais 0,4-0,8 Fonte: Bissani et al. (2004)

33 Exemplo... Porcentagem de perdas N- NH Volatilização de amônia Inverno Verão Doses de esterco - m 3 ha -1 Fonte: Basso (2003)

34 Adubos verdes Ervilhaca peluda

35 Crotalária juncea

36 Espécie Nitrogênio (kg/ha) Equivalente uréia (saco/ha) alfafa trevos Feijão miúdo fava lentilha amendoim soja desmodium chícharo ervilhaca tremoço crotalária mucuna guandú Intervalo comum de N acumulado (Compilado de vários autores)

37 6,0 Rendimento de grãos de milho Rendimento de grãos (t ha -1 ) 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 Eq N = 90 N Chícharo Pousio Ervilha forrageira Ervilhaca Aveia Tremoço azul Da Ros & Aita (1996) Doses de N (kg ha -1 )

38 Considerações finais O N é um dos nutrientes que exige maiores cuidados no manejo, especialmente pela sua alta mobilidade no solo Manejar N é, antes de tudo, adotar estratégias para a conservação do solo, visando manter teores de matéria orgânica em teores adequados. Manejar N é entender o significado de uma rotação de culturas, ou seja, é saber o que significa cultivar uma gramínea sobre resíduo de gramínea, por exemplo. Dose de N relaciona-se com produtividade mas também com qualidade da água, pelo potencial contaminante com nitrato. O fato das fontes de fertilizantes nitrogenados serem produzidos, a partir de derivado do petróleo significa alto custo.

39 TEXTOS PARA LEITURA: Ł Nitrogênio eadubos nitrogenados (Cap. 12). BISSANI, C.A.; GIANELLO, C.; TEDESCO, M.J.; CAMARGO, F.A.O. (eds). Fertilidade dos solos e manejo da adubação das culturas. Porto Alegre, Gênesis, p. PREPARO DESTE MATERIAL: Professores: -Leandro Souza da Silva -Carlos Alberto Ceretta -Danilo Rheinheimer dos Santos -Fábio Joel Kochem Mallmann Alunos de Pós-graduação: -Elisandra Pocojeski -Gustavo Brunetto Última atualização: novembro de 2008