Transformações do Nitrogênio no Solo
Fernando D. Andreote
Ciclo do nitrogênio
Fontes de nitrogênio
Inorgânicas
o Fertilizantes obtidos a partir da NH3 produzida pelo processo
Haber-Bosch
7CH4 + 10H2O + 8N2 + 2O2  16NH3 + 7CO2
o NH3 pode ser usada diretamente como fertilizantes ou
o
o
o
o
reagir com CO2 para produzir uréia,
ser oxidada a NO3- e reagir com mais NH3 para formar NH4NO3,
reagir com ácido sulfúrico para produzir (NH4)2SO4
reagir com ácido fosfórico para produzir fosfatos de amônio (DAP, MAP)
Fontes de nitrogênio
Orgânicas
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
Fontes de nitrogênio orgânico no solo
Proteínas
35 a 50%
Paredes celulares (quitina, peptídio-glicanas)
5 a 10%
Ácidos nucléicos
5 a 10%
Mineralização do N orgânico
Proteínas
Quitina
4
1.
2.
3.
4.
5.
6.
1
Peptídios
N-acetilglicosamina
2
Aminoácidos
5
3
NH4+
Glucosamina 6-fosfato
Proteases
Peptidases
Desaminases
Quitinases
Quinases
Desaminases
Amonificação
6
NH4+
Condições ótimas para amonificação
Temperatura: <5 a >40 oC
o Umidade: <50 a100% da capacidade de retenção do
solo
o pH: ocorre em ampla faixa, devido à diversidade de
microrganismos amonificantes
Bactérias aeróbias, facultativas e anaeróbias estritas
Pseudomonas, Bacillus, Clostridium, etc
Fungos
Alternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopus, etc
Actinomicetos
105
População
a 107 UFC g-1 solo
Nitrificação
NH4+

NO3-
Realizada por bactérias quimiolitotróficas, aeróbias obrigatórias
Altera o estado de oxidação do N de -3 para +5, e acidifica o solo
Oxidação do amônio para nitrato, em duas etapas
Nitritação
realizada por bactérias dos gêneros Nitrosomonas, Nitrosospira e
Nitrosococcus
2NH4+ + 3O2  NH2OH  2NO2- + 2H2O + 4H++ Energia
Nitratação
realizada por bactérias dos gêneros Nitrobacter, Nitrospira e
Nitrococcus
2NO2- + O2  2NO3- + Energia
Condições ótimas para nitrificação
o Temperatura: 30-35oC
o Umidade: 50-70% da capacidade de retenção do
solo
o pH: 6,6 - 8,0. Produção de nitrato praticamente não
ocorre em solos com pH menor do que 5,0
Nitrificação por arquéias
 Descrito em 2004-2005
 Presença de genes homólogos ao operon amo em
DNA Ambiental
 Grupo de Archaea próximo a Crenarchaeota
 Descrição de um novo filo - Thaumarchaeota
Desnitrificação
redução de nitrato para formas gasosas de N por
bactérias anaeróbias
altera o estado de oxidação do N de +5 para 0 em N2
NO3-  NO2-  NO  N2O  N2
Cinética da desnitrificação
Solo de textura média, pH 7,8
Desnitrificação depende de:
Desnitrificação depende de:
o presença de nitrato no solo
o fonte de carbono
o ausência de oxigênio
Condições que favorecem a desnitrificação:
o temperatura: 30oC (ocorre entre 2 e 75 oC)
o pH: 6,0 a 8,0
Ciclagem do nitrogênio no solo
N2
N2O
NO
Norg
NO2-
NH4+
NO2-
NO3-
Relembrando relação C/N
Fungos
Bactérias
C/N média = 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
Substrato microbiano ideal
C/N = 24/1
1N
Relação C/N
> 25 alta
< 25 baixa
Amionoácidos
Enzimas
DNA
Relembrando relação C/N
Atividade microbiana
CO2 evoluído
N solúvel no solo
Relação C/N dos resíduos
Tempo
Adição de resíduos C/N < 25
Relembrando relação C/N
Atividade microbiana
CO2 evoluído
N solúvel no solo
Relação C/N dos resíduos
Tempo
Adição de resíduos C/N < 25
Atividade microbiana (CO2 evoluído)
Relação C/N
dos resíduos
N solúvel no solo
Período de diminuição do nitrato
Tempo
Adição de resíduos C/N >25
Bibliografia recomendada