NITROGÊNIO Prof. Volnei Pauletti Departamento de Solos e Engenharia Agrícola vpauletti@ufpr.br
ATMOSFERA 21% 1% Nitrogênio (N2) Oxigênio (O2) Outros gases 78%
nas plantas Extração Elemento Milho Soja Feijão Trigo Aveia Preta* Ervilha ca** ---------------------- kg/t ------------------------ N 23,7 79,4 102 28 16,5 20,2 P 4,2 7,3 9 3,9 1 1,3 K 20,0 32,1 93 19,9 16 21 Ca 4,1 13,1 54 2,4 2,5 8,6 Mg 4,9 7,1 18 2,3 1,7 2,7 S 2,5 8,3 25 3,5 - - --------------------- g t -1 --------------------- B 19,13 77 66,3 19,9 - - Fe 237,59 460 431,2 374 - - Mn 46,87 130 175,8 106,1 102 87 Cu 13,02 26 19,9 6,2 7 9 Zn 47,17 61 49,8 19,8 11 24 Mo 1,00 6,5 - - - -
Quantidade de N para a produção de 1 tonelada de grãos, colmo ou matéria seca. Cultura Extração Exportação ------kg t -1 ----- Feijão 102 35 Soja 79 59 Milho 25 16 Trigo 28 20 Arroz (irrigado) 19 13 Cana 1,4 0,9 Aveia preta 16,5 - Ervilhaca 20,2 - Nitrogênio
- Fixação Industrial - Fixação Biológica PROCESSOS DE AQUISIÇÃO DO N ATMOSFÉRICO Nitrogênio 1) FIXAÇÃO INDUSTRIAL (Processo Haber): 450 o C N 2 + 3H 2 NH 3 200 atm Ar Gás natural, gas de refinaria ou de Nafta A partir da NH 3 se produz todos os demais adubos nitrogenados.
ESQUEMA DE PRODUÇÃO DOS PRINCIPAIS ADUBOS NITROGENADOS (MALAVOLTA, 1981) + O 2 HNO 3 H 2 SO 4 + NH 3 (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 NO 3 Nitrato de amônio Sulfato de amônio NH 3 + CO 2 (NH 2 ) 2 CO Uréia +H 3 PO 4 MAP, DAP Fosfatos de amônio + H 2 O NH 4 OH Aqua Amônia
2) FIXAÇÃO BIOLÓGICA: Principais Sistemas Fixadores de Nitrogênio (Epstein, 1975): A)Associação Simbiótica 1)Nódulos radiculares: - Leguminosas com bactérias em nódulos radiculares ( Rhizobium), ervilha, feijão, trevo, soja, etc. - Não leguminosas com organismos em nódulos radiculares (Alnus, Ceanothus, Casuarina, etc). - Não leguminosas com algas azuis verdes em nódulos radiculares. Árvores tropicais da ordem Cycadales.
RHIZOBIUM Soja
ALNUS Nitrogênio
2) Nódulos foliares: - Angiospermas não leguminosas com bactérias em nódulos foliares. Árvores tropicais. Psychotria, Ardesia, etc. - Angiospermas não leguminosas com algas azuis verdes em glândulas foliares. Espécies herbáceas em habitats tropicais úmidos. Gunnera spp.
B) Associação Menos íntima 1. Bactérias nas superfícies de árvores da floresta tropical úmida. 2. Bactérias nas superfícies de árvores de florestas da zona temperada. 3. Organismos na superfície das raízes de gramíneas (arroz, cana-de-açúcar, Paspalum, milho). Ex. Azospirillum 4. Algas azuis verdes.
Azospirillum: testes em culturas anuais
C) Vida Livre 1.Algas azuis verdes (Cyanophyta, Nostoc), etc. 2. Fungos, leveduras, actinomicetos, algas (Azolla). 3. Bactérias: - aeróbicas: Azotobacter, Beijerinckia, etc. - facultativos: Aerobacter aerogenes, etc. - anaeróbicas: -não fotossintéticas: Clostridium pasteurianum, etc. -fotossintéticas: Rhodospirillum rubrum, etc.
AZOLLA Nitrogênio
NITROGÊNIO NO SOLO Nitrogênio
Estoque no solo: N inorgânico 2% N orgânico 97-98% FORMA % DO TOTAL Mineral Amônia, nitrito, nitrato 2 Orgânica Alfa amínica 24-37 Ácidos Nucléicos e amino açúcares Produtos de condensação ou complexos com lignina 3-10 40-50
TRANSFORMAÇÕES DO N NO SOLO 1. Amonificação: transformação do N orgânico em amoniacal. 2. Nitrificação: oxidação do amônio em nitrato e nitrito. 3. Mineralização do N: transformação do N orgânico em mineral, geralmente NH4. 4. Imobilização do nitrogênio: mudança do N mineral em N orgânico, principalmente por microorganismos do solo. 5. Desnitrificação: produção de formas gasosas de N a partir de nitrito e nitrato. 6. Fixação do N: conversão do N elementar em forma combinada.
Dados Genéricos: M.O. 58% C C% x 1,72 = M.O. M.O. 5% N N% x 20 = M.O.
Relação C/N: Microorganismos: 8:1 M.O.: > 30:1 (imobilização) 20 30: 1 (n/ imobilização e nem mobilização) < 20:1 (liberação de N)
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
NITROGÊNIO NA PLANTA Contato com a raiz: Fluxo de massa Boa drenagem: Nitrato (nitrificação)- Oxidação Má drenagem: Amônio Absorção: NO 3 -: libera OH - NH + 4 : libera H + NH + 3 : parte aérea Rota de absorção: Simplástica
Absorção do N Nitrogênio
Absorção do N Nitrogênio
NITROGÊNIO NA PLANTA Transporte: xilema ( nitrato e amônio) Redistribuição: móvel (aminoácidos e amidas)
Incorporação nos aminoácidos: Na forma de amônio direta ( ocorre predominantemente na raiz) Redução assimilatória do nitrato (ocorre predominantemente na folha) Catalizada pela enzima nitrato-redutase (redução do nitrato (absorvido) para amoniacal (reduzido) > incorporação aa -Falta de Mo pode gerar deficiência de N
TRANSFORMAÇÕES DO N NA PLANTA REDUÇÃO ASSIMILATÓRIA DO NITRATO: NO 3- + 8 e - + 8 H + NH 3 + 2H 2 O + OH -
Nitrato redutase Nitrogênio
INCORPORAÇÃO DO NH 3 EM COMPOSTOS ORGÂNICOS a)
INCORPORAÇÃO DO NH 3 EM COMPOSTOS ORGÂNICOS Nitrogênio b) Via desidrogenase glutâmica (GDH) NAD(P)H = dinucleotídieo de adenina e nicotinamida fosfato
INCORPORAÇÃO DO NH 3 EM COMPOSTOS ORGÂNICOS Nitrogênio c) Via sintetase da glutamina/sintetase do glutamato (GS/GOGAT)
FUNÇÕES E COMPOSTOS EM QUE O NITROGÊNIO PARTICIPA NA PLANTA (HEWITT & SMITH, 1975) Funções: Importante no metabolismo como Composto Compostos: - Aminoácidos - Proteínas - Aminas - Amidas - Aminoaçúcares - Purinas - Pirimidinas - Alcalóides - Coenzimas - Vitaminas - Pigmentos
FUNÇÕES DO NITROGÊNIO NA PLANTA 1. Componente da molécula de clorofila 2. Componente de aminoácidos e proteínas 3. Essencial para a utilização de carboidratos 4. Componente de enzimas 5. Ajuda a absorção de outros elementos 6. Estimula o desenvolvimento e atividade das raízes Nitrogênio
FÓRMULA ESTRUTURAL DA MOLÉCULA DE CLOROFILA a
TEORES MÍNIMOS ADEQUADOS (NÍVEIS CRÍTICOS) DE MACRONUTRIENTES (g kg -1 ) EM ALGUMAS CULTURAS Cultura N P K Ca Mg S g Kg -1 Abacaxi 15 1,2 30 5,0 3,0 - Algodão 32 1,7 15 20,0 5,0 4,0 Arroz 30 1,2 20 6,0 3,0 - B anana 26 2,2 28 6,0 3,0 2,0 B atata 50 3,0 30 10,0 3,0 - C afé 28 1,2 18 10,0 3,5 2,0 C ana 16 1,2 10 4,0 2,0 2,0 C itros 22 1,2 10 30,0 3,0 2,0 F eijão 30 3,0 20 25,0 5,0 2,0 Maça 22 1,8 13 9,5 3,5 2,0 Milho 30 2,0 20 4,5 2,5 2,0 P inus s pp. 13 2,0 10-2,0 2,0 S oja 45 2,5 17 10,0 4,0 2,5 S orgo 30 5,0 22 3,5 2,5 - T omateiro 40 4,0 38 20,0 5,0 - V ideira 25 2,0 15 4,0 4,0 -
NÍVEIS ADEQUADOS DE MACRONUTRIENTES PARA ALGUMAS HORTALIÇAS (TEORES EM FOLHAS g kg -1 ) Cultura N P K Ca Mg S g Kg -1 Alho 25-30 3,0-4,0 36-44 5-7 2,5 4,0-7,0 Alface 28 4,0 62 13 4,0 3,0 Batata 38-48 3,0-4,0 40-50 20-23 8,0-10,0 3,0-4,0 B erinjela 48 4,0 42 35 3,0 2,0 C enoura 29 2,0 22-35 25 3,0 4,0 C ouve-f lor 23-40 5,0 28-50 35 5,0 15,0 C ebola 31 3,0 52 40 4,0 8,0 E s pinafre 37 3,0 60 10 9,0 3,0 E rvilha 36 5,0 26 15 5,0 - Morango 25-30 3,0-4,0 16-19 10-14 3,0-4,0 1,0-3,0 P imentão 31 2,0 58 26 8,0 4,0 Q uiabo 37 4,0 20 37 8,0 3,0 R epolho - 7,0 40-50 20 5,0 7,0 T omate 30-40 4,0 30 40 4,0 3,0
NÍVEIS EM FOLHA ANEXA A ESPIGA DO MILHO (MENGEL & KIRKBY, 1987) Nível N P K C a Mg g kg -1 Deficiente < 20 < 1 < 10 < 1 < 1 Baixo 20-25 1-2 10-15 1-2 1-2 Adequado 25-35 2-5 15-30 2-10 2-10 Alto > 35 5-8 30-55 > 10 > 10 Toxidade > 8 > 55 Nível Mn Fe B Cu Zn mg kg -1 Deficiente < 10 < 10 < 2 < 2 < 15 Baixo 10-20 10 3-5 3-5 15-20 Adequado 20-300 10-300 6-40 6-50 20-70 Alto 200-350 300-550 40-55 50-70 70-150 Toxidade > 350 > 55 > 70 > 150
ADUBAÇÃO NITROGENADA Nitrogênio
ADUBAÇÃO NITROGENADA Não se pode fazer uma análise em laboratório que possibilite determinar um índice de fertilidade para esse nutriente. As recomendações para a adubação nitrogenada normalmente são realizadas com base em curvas de resposta, histórico da área e produtividade esperada. E algumas vezes com base no teor de matéria orgânica do solo.
RELAÇÕES ENTRE RESPOSTAS DAS CULTURAS DE ALGODÃO E MILHO E OS TEORES DE MATÉRIA ORGÂNICA EM SOLOS (SILVA, 1971; RAIJ ET AL., 1981)
DOSE DE NITROGÊNIO Nitrogênio Arapoti 14000 12000 04/05 DMET 192 kg ha -1 03/04 DMET 200 kg ha -1 05/06 DMET 285 kg ha -1 Prod - kg ha -1 10000 8000 6000 4000 8469 8040 5233 Pro d 0 3 /0 4 =83 75+29,9 7Do sen-0,075do sen 2 R 2 = 0,9 1 Pro d 0 4 /0 5=8 78 5+3 4,14 Do sen-0,08 9 Do sen 2 2003/04 2004/05 2005/06 2000 R 2 = 0,9 4 Pro d 0 5/06 =52 4 9+48,52 Do sen-0,08 5Do sen 2 0 R 2 = 0,9 9 0 50 100 150 200 250 Dose N - Kg ha -1
14000 12000 DOSE DE NITROGÊNIO Castro 04/05 DMET 187 kg ha -1 Nitrogênio 05/06 DMET 213 kg ha -1 03/04 DMET Prod - kg ha -1 10000 8000 6000 4000 2000 0 8846 6901 5389 Prod 03/04=7040+37,4Do sen-0,072do sen 2 R 2 = 0,9 7 Pro d 04/0 5=8859 +33,6DoseN-0,093DoseN 2 R 2 = 0,97 Pro d 05/06=5553+52,5Do sen-0,123dosen 2 R 2 = 0,99 0 50 100 150 200 250 Dose N - kg ha -1 267 kg ha -1 2003/04 2004/05 2005/06
DISTRIBUIÇÃO DO NITROGÊNIO 800 Perfil da Distribuição - 18m - Distribuidor 3 (adaptação) Kg/ha 600 400 200 0-18 -16-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Dist. Eixo (m) Gimenes, dados não publicados, F.ABC
Principais adubos nitrogenados Adubos N total % N Nítrico % N Amoniacal % N Amídico % Higroscopi cidade Solubili dade Amônia Anidra 82-82 - - - Sulfato de Amônio 20-20 - 79,2 75 Nitrato de Amônio 34 17 17-59,4 192 Uréia 45 - - 45 72,5 105 Fosf. Monoamônico (MAP) 11 - - - 91,6 38 Fosfato Diamônico (DAP) 17 - - - 82,5 70
FRANGO CORTE Nitrogênio Amostra --- Frango corte --- Média Variação Umidade % 33,2 20,1 47,2 Densidade g/litro 293,9 253-324 kg ton -1 kg m -3 kg ton -1 MS 668 196,7 528 799 Resíduo mineral 63,7 18,7 37,7 106,2 CaO 13,9 4,1 8,8-19 N 17,2 5,1 11 24,1 P 2 O 5 12,6 3,7 8,5 23,8 K 2 O 8,4 2,5 4,3 10,8 Adaptado de PAULETTI e DEMOGALSKI, 2002.
Aplicação esterco N P K Relação esterco 2,8 1 1,6 Relação planta 7,5 1 5 - Se aplicar pelo P = falta muito K - Se aplicar pelo N = sobra muito P e falta K
Aplicação NH 3 Anidra http://www.youtube.com/watch?v=znqwacoqffq http://www.youtube.com/watch?v=iimxjsnlmbo http://www.youtube.com/watch?v=6i-pk0hpncm http://www.youtube.com/watch?v=stvvptagrgs http://www.youtube.com/watch?v=lmpkl18mf7k
Excesso de N: Favorece crescimento vegetal Nitrogênio Acamamento, retardamento frutificação, maior suscetibilidade a fungos, menor produção de açúcar. 200 kg ha -1 de N Trigo - PG
DEFICIÊNCIAS DE NITROGÊNIO Nitrogênio
DEFICIÊNCIAS DE NITROGÊNIO Nitrogênio
Deficiência de N em milho
DEFICIÊNCIA DE NITROGÊNIO MILHO Nitrogênio
Milho Seca
TOXIDEZ DE NITROGÊNIO Nitrogênio
NITROGÊNIO - REVISÃO Forma Absorvida: NO 3- e NH 4 + Mobilidade de Redistribuição: Móvel Teores Médios: 20-40 g kg -1 Funções nas Plantas: Proteína, Enzimas, Clorofila Características de deficiência: Amarelecimento generalizado das folhas velhas, redução do crescimento, baixa produção