NITROGÊNIO NO SOLO
NITROGÊNIO NO SOLO
• Um dos elementos mais exigidos pelas plantas
• Alto grau de transição na natureza
Considerações gerais
Reservatórios de N
Atmosfera
3. 900.000
Terrestre
plantas+animais
3,5
Terrestre
MOS
95
Oceano
220.000
1Pg = 1015 g
CICLO DO NITROGÊNIO
Considerações gerais
N
Distribuição de
no perfil do solo: acompanha MOS
Solo de floresta
Solo de tundra
Carbono, %
60
50
40
30
C, %
10
Nitrogênio, %
20
10
0
1
Chernozem
N, %
0
C, %
10
1
2
N, %
0
Solo tropical
ferruginoso
C, %
10
1
N, %
0
1
1m
Podzólico marron
cinzento
Podzol húmico ferro
60
50
40
30
20
10
0
1
2
10
0
Solo Chestnut
1
10
0
Solo ferralítico amarelo
marron
10
1
0
1
1m
Solos mediterrâneos vermelhos
Turfa
60
1m
50
40
30
20
Solo ferralítico
húmico
Vertissolos
10
0
1
2
10
0
1
10
0
1
10
0
1
FORMAS DE OCORRÊNCIA DO N:
• Dinitrogênio: N2
• Óxidos gasosos: nitroso (N2O), nítrico (NO) e NOx
• N amoniacal: amônio (NH4+) e amônia (NH3)
NH4+: íon
NH3: composto químico, molécula formada por:
N2 + 3 H2 → 2 NH3
• N nítrico: nitrato (NO3-) e nitrito (NO2-)
• N orgânico: 98% ou mais do N total do solo
Ex: proteínas, aminoácidos, aminoaçúcares
Principais fontes de N-orgânico no solo
Proteínas
35 a 50%
Paredes celulares (quitina, peptídio-glicanas)
5 a 10%
Ácidos nucléicos
5 a 10%
Fontes de N Orgânico
o
o
o
o
o
o
o
esterco animal
lodos de tratamento biológico de esgoto e
águas residuárias
composto de resíduo sólido urbano
resíduos do processamento de alimentos
resíduos industriais
resíduos de culturas anuais
resíduos florestais
AQUISIÇÃO DE N PELO SOLO
Fonte original: atmosfera N2
• Deposição atmosférica de N: 2 a 5 g m-2 por ano
• Fixação biológica
a) Assimbiótica ou livre
Bactérias Azotobacter, Clostridium, Beijerinchia
Algas azuis-verdes (cianofícias)
Contribuição: 10-24 kg ha-1 de N por ano
b) Simbiótica
Rhizobium x leguminosas = nódulos
Contribuição: 50-250 kg ha-1 de N por ano
FORMAS DE ABSORÇÃO DE NITRGÊNIO
PELAS PLANTAS:
• Amônio (NH4+)
• Nitrato (NO3-)
Floresta
Pastagem
N-NO3N-NH4+
10
μg N/ g TFSA
8
6
4
2
2
8
12
Idade (anos)
20
40
80
Mineralização e imobilização de N
mineralização
Nitrogênio
orgânico
Nitrogênio
inorgânico
imobilização
Etapas da mineralização de N:
Proteínas
Aminoácidos
Amônio (NH4+)
amonificação
Nitrato (NO3-)
nitrificação
PERDAS DE N DO SOLO
• Produtos agrícolas
Em média: 40 a 100 kg ha-1 de N por colheita
• Lixiviação
NO3- > NH4+ > Norg
Em média: 0 a 80 kg ha-1 de N por ano
• Erosão
Em média: 0 a 100 kg ha-1 de N
• Volatilização
Após aplicação de fertilizantes
• Desnitrificação
Perdas de Nitrogênio por desnitrificação
Mecanismo geral (dependente das condições e mecanismos envolvidos)
2NO3
Íons nitrato
(+5)
-2[O]
2NO2
Íons nitrito
(+3)
-2[O]
2NO
Óxido nítrico
(+2)
-[O]
N2O
-[O]
N2
Óxido nitroso
(+1)
O oxigênio liberado em cada etapa é usado para formar:
• CO2 a partir de compostos orgânicos
ou
• SO42- a partir de sulfetos (Thiobacillus)
% de atividade microbiana máxima
100
Desnitrificação
Nitrificação
50
Amonificação
0
0
50
100
% da porosidade com água
Brady & Weil, 1999
Dinâmica da decomposição de resíduos
Relação C/N do material orgânico incorporado
Material orgânico
Serragem
Palha de trigo
Milho
Resíduos de cana-de-açúcar
Grama fertilizada
Feno de alfafa maduro
Esterco de curral curtido
Composto maduro
Feno de alfafa jovem
Lodo de esgoto digerido
Microorganismos do solo
Bactérias
Actinomicetos
Fungos
Matéria orgânica do solo
Horizonte Ap de Molisol
Horizonte A1 de Ultisol
Horizonte B médio
%C %N
C/N
50
38
40
40
40
40
41
40
40
31
0,005
0,5
0,7
0,8
1,3
1,8
2,1
2,5
3,0
4,5
600/1
80/1
57/1
50/1
31/1
25/1
20/1
16/1
13/1
7/1
50
50
50
10,0
8,5
5,0
5/1
6/1
10/1
56
52
46
4,9
2,3
5,1
11/1
23/1
9/1
Dinâmica da decomposição de resíduos
Relação C/N da biomassa microbiana
Fungos
Bactérias
C/N
C/Nmédia
média==8/1
8/1
C/N = 10
Material orgânico
Fonte de energia e
síntese de compostos
C/N = 5
1/3 C incorporado células
2/3 C respirado: CO2
Rela
ção C/N
Relação
C/N
>>25
25alta
alta
<<25
25baixa
baixa
Substrato
Substratomicrobiano
microbianoideal
ideal
C/N
C/N==24/1
24/1
1N
Amionoácidos
Enzimas
DNA
Dinâmica da decomposição de resíduos
Relação C/N da biomassa microbiana
N planta
Material orgânico
N solo
Relaçao C/N
> 25
+
N da solução do solo
Biomassa
Biomassa
microbiana
microbiana
Dinâmica da decomposição de resíduos
Atividade microbiana
CO2 evoluído
N solúvel no solo
Relação C/N dos resíduos
Relação C/N
Relação C/N do material orgânico incorporado
Tempo
Adição de resíduos C/N < 25
Relação C/N
dos resíduos
N solúvel no solo
Período de diminuição do nitrato
Tempo
Adição de resíduos C/N >25
Relação C/N
Atividade microbiana (CO2 evoluído)
Dinâmica da decomposição de resíduos
Relação C/N do material orgânico incorporado
8000 kg/ha de resíduos que contêm
42% C e 0,65% N são incorporados
ao solo.
C/N = 42/0,65 = 65/1
52 kg N
3360 kg C
4588 kg O e H
Resíduos vegetais
Disponibilidade de N solúvel no solo
Indisponibilidade de N solúvel no solo
52 kg N permitem assimilar
52x8=416 kg C e liberam 832
kg de C-CO2.
416+832=1248 kg C
Os restantes 2112 kg C só
irão se decompor quando os
microrganismos morrem e
seu N for reciclado.
CO2
832 kg C
CO2
2240 kg C
2/3
2/3CCééperdido
perdidona
na
forma
formade
deCO
CO2 2
(resp.
(resp.microbiana)
microbiana)
1/3 resíduos (3360/3=1120 kg C) é
assimilado pelos microrganismos.
Como o C/N= 8, serão necessários
1120/8=140 kg N.
52 kg podem vir dos resíduos
88 kg N virão de N solúvel no solo
Húmus
Húmus
Dinâmica da decomposição de resíduos
% remanescente do resíduo
Relação C/N do material orgânico incorporado
100
Taxa de decomposição de diferentes resíduos
80
60
C/N = 38/1
40
C/N = 28/1
C/N = 10/1
20
0
20
40
60
80
100
120
Dias após incorporação do material