Aula 4 - Nitrogênio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE RONDONÓPOLIS INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ZOOTECNIA NITROGÊNIO Carlos Eduardo A. Cabral JANEIRO - 2013 1% 78% 21% Oxigênio Nitrogênio Dióxido de carbono e outros gases HISTÓRICO Teoria do húmus Nitrogênio do ar ou do solo? Liebig (1840) ou Boussingault (1838)? -1886: alemães – leguminosas -1889 – Beijerinck - 1950: Johanna Döbereiner FUNÇÃO DO NITROGÊNIO NAS PLANTAS 1. Estrutural - Aminoácidos - Proteínas - Ácidos nucléicos - Vitaminas - Membrana plasmática - Constituintes de enzimas - Fotossíntese AMINOÁCIDOS Valina Cisteína Metionina Norvalina Fenilalanina Ácido glutâmico Lisina Homocisteína NITROGÊNIO NO SOLO RELAÇÃO NITROGÊNIO - ENXOFRE Bonfim-Silva et al., 2006 NITROGÊNIO NO SOLO RELAÇÃO NITROGÊNIO - ENXOFRE Bonfim-Silva et al., 2006 NITROGÊNIO NO SOLO RELAÇÃO NITROGÊNIO – POTÁSSIO Bonfim-Silva et al., 2006 NITROGÊNIO NO SOLO RELAÇÃO NITROGÊNIO – POTÁSSIO INTERAÇÃO NITROGÊNIO E OUTROS NUTRIENTES -N*S - N*K Quadro 3. Extração e recuperação aparente de N pela parte aérea do capim-coastcross, em cinco períodos de cortes consecutivos Primavesiet al., 2001 Vitamina B9 Clorofilas Vitamina B12 NITROGÊNIO NO SOLO SOIL PLANT ANALISIS DEVELOPMENT (SPAD) 54 48 SPAD 42 36 30 24 0 100 200 300 Nitrogênio (mg dm-3) 400 NITROGÊNIO NO SOLO SOIL PLANT ANALISIS DEVELOPMENT (SPAD) 47 SPAD 43 39 35 31 0,00 0,75 1,50 2,25 -13,00 Cinza vegetal (t ha ) 3,75 NITROGÊNIO NO SOLO N solo Nitrogênio orgânico Nitrogênio Inorgânico NO-2 e NO-3 NH+4 N Gasoso: N2O, NO e N2 Qual da forma está mais suscetível a lixiviação? NITROGÊNIO NO SOLO CICLO NO NITROGÊNIO CICLO NO NITROGÊNIO 1. O que é mineralização? NO3- – NH4+ ETAPAS DA MINERALIZAÇÃO Aminação Amonização Nitrificação MINERALIZAÇÃO Aminação Proteína + H2O R-NH2 + CO2 + Energia + outros produtos R-NH2 + H2O + aminoácido desidrogenase R + NH3 + Energia Amonização NH+3 + H+ NH+4 1. Fixado em argilas; O que pode acontecer com o amônio formado? 2. Absorvido pelas plantas 3. Imobilizado por microrganismos 4. Convertido em nitrito e nitrato NITRIFICAÇÃO NO SOLO 1. Conversão de amônio a nitrito O2 NH+4 + 1,5 O2 NO-2 + H2O + 2H+ 2. Conversão de nitrito a nitrato -2e NO-2 + O,5 O2 NO-3 pH Costa et al. (2008) NITRIFICAÇÃO NO SOLO Quais as condições limitantes para a nitrificação? - pH - ambiente aeróbio (umidade) - relação C/N - temperatura DESNITRIFICAÇÃO NO SOLO anaerobiose NO3- N2O; N2 Qual implicação desse processo no manejo de solo? MICRORGANISMOS QUE ATUAM NA DESNITRIFICAÇÃO Pseudomonas Micrococcus denitrificans Thiobacillus denitrificans ASSIMILAÇÃO DE NITROGÊNIO PELA PLANTA NO-3 Metabolismo vegetal: nitrato nitrito amônio aminoácidos Molibdênio – Cátions bivalente: cálcio, zinco, manganês INCORPORAÇÃO DE NITROGÊNIO NO SISTEMA SOLO-PLANTA 1. Fixação por descargas elétricas 2. Fixação industrial - Oxidação direta - Processo cianamida Semelhante ao processo natural (arco-voltaico) NO2 N + CaCO3 CaCN2 Alta temperatura (220 a 1100ºC) N + catalisadores (Fe;Os) -Síntese de amônia (Claude-Harber) Alta temperatura e alta pressão 3 H2 + N2 2NH3 0,5 O2 + N2 + CH4 2NH3 + CO2 INCORPORAÇÃO DE NITROGÊNIO NO SISTEMA SOLO-PLANTA 3. Fixação simbiótica nitrogênio Simbiótica? PERDAS DE NITROGÊNIO NO SOLO • • • • • • Livixiação de nitrato Volatilização da Amônia Perdas de nitrogênio foliar Perdas de nitrogênio em solos inundados Remoção pelas culturas Erosão PRINCIPAIS ADUBOS NITROGENADOS Uréia (45% de N) Sulfato de amônio (20% de N, 24% de S) Cloreto de amônio (26% de N) Nitrato de amônio (33,5% de N) Nitrocálcio (20,5% de N) Salitre do Chile (16% de N) Qual o adubo mais utilizado? URÉIA (Barker & Bryson, 2006) Vantagens: - maior teor de N; - baixa corrosividade - alta solubilidade - custo DESVANTAGEM DO USO DA URÉIA Quadro 1. Médias de perdas de N-NH3 da uréia e fatores edafoclimáticos dos três primeiros dias, antes e após a aplicação dos adubos nitrogenados, nos cinco períodos Primavesi et al., 2001 DESVANTAGEM DO USO DA URÉIA Quadro 2. Médias de perdas de N-NH3 da uréia e fatores edafoclimáticos dos três primeiros dias, antes e após a aplicação dos adubos nitrogenados, nos cinco períodos Primavesi et al., 2001 Scivittaro et al., 2010 Scivittaro et al., 2010 SINTOMAS VISUAIS DE DEFICIÊNCIA Sorgo Lavoura de arroz SINTOMAS VISUAIS DE DEFICIÊNCIA Capim-Marandu Oliveira et al., 2007 Raiz: Capim-Marandu Oliveira et al., 2007 Espinheira santa Quanto recomendar de nitrogênio na adubação? RESULTADOS DE PESQUISA Figura 1. Efeito da adubação nitrogenada sobre a produtividade de grãos de sorgo. Melo e Cardoso, 2008 Figura 3. Biomassa de lâminas verdes, colmos e material verde de Brachiaria brizantha Fagundes et al., 2006 Figura 1. Extração de nitrogênio em função de doses e fontes de nitrogênio. Costa et at., 2009 Figura 1. Concentração de fósforo nas folhas do capim-marandu submetido a doses de nitrogênio. Costa et at., 2009 Figura 1. Concentração de magnésio nas folhas do capim-marandu submetido a doses de nitrogênio. Costa et at., 2009 Figura 1. Concentração de potássio nas folhas do capim-marandu submetido a doses de nitrogênio. Costa et at., 2009 Figura 1. Concentração de enxofre nas folhas do capim-marandu submetido a doses de nitrogênio. Costa et at., 2009 Figura 9 - Produtividade de matéria-seca do sorgo em função da aplicação da dose de N. Melo e Cardoso, 2008 Lâmina foliar/colmo + bainha 2,5 marandu = 1,431500 + 0,001788N** R2 = 0,64 2,0 1,5 decumbens = 1,179714 - 0,003247N + 0,000006N2* R2 = 0,76 1,0 ● capim-marandu 0,5 0 100 200 300 400 ■ capim-decumbens ▲ capim-convert -3 Nitrogênio (mg dm ) Cabral, 2011 Massa seca da parte aérea (g vaso-1) marandu = 4,124571 + 0,164194N* - 0,000355N2** 52 R2 = 0,83 decumbens = 5,025143 + 0,339102N - 0,000793N2** 44 R2 = 0,90 convert = 7,670929 + 0,198054N* - 0,000441N2** 36 R2 = 0,93 28 20 12 ● capim-marandu 4 0 100 200 300 Nitrogênio (mg dm -3) 400 ■ capim-decumbens ▲ capim-convert Cabral, 2011 Lâmina foliar/colmo + bainha 9,8 marandu = 5,146357 - 0,029752N** + 0,000064N2** R2 = 0,89 8,0 decumbens = 1,710786 - 0,005473N** + 0,000010N2** R2 = 0,91 6,2 convert = 8,852857 - 0,056752N** + 0,000106N2** R2 = 0,85 4,4 2,6 ● capim-marandu 0,8 0 100 200 300 Nitrogênio (mg dm -3) 400 ■ capim-decumbens ▲ capim-convert Cabral, 2011 57 50 50 43 36 29 22 15 8 ● capim-marandu 1 100 200 300 400 Eficiência no uso de N (g MS g N-1) Eficiência no uso de N (g MS g N -1) 57 ■ capim-decumbens 36 29 22 15 8 ● capim-marandu 1 100 ▲ capim-convert -3 Nitrogênio (mg dm ) 200 300 400 Nitrogênio (mg dm -3) ■ capim-decumbens ▲ capim-convert 33 35 30 25 20 15 ● capim-marandu 10 ■ capim-decumbens 0 100 200 300 Nitrogênio (mg dm -3) 400 ▲ capim-convert Nitrogênio na parte aérea (g kg -1) 40 Nitrogênio na parte aérea (g kg -1) 43 28 23 18 13 ● capim-marandu 8 ■ capim-decumbens 0 100 200 300 400 ▲ capim-convert Nitrogênio (mg dm -3) Cabral, 2011