Ciclo do nitrogênio e a participação na produção agrícola

O nitrogênio é um elemento essencial para o desenvolvimento e produção das culturas agrícolas, uma vez que está interligado na composição das principais biomoléculas, sendo elas: clorofila, proteínas, ATP, NADH, enzimas, entre outras (HARPER, 1994). Ele é associado também ao desenvolvimento das plantas, desta forma torna-se de suma importância entender a sua dinâmica.

Este nutriente está presente na atmosfera, na forma gás nitrogênio (N₂), constituindo 78% do ar atmosférico. Apesar desta alta concentração, a maioria dos seres vivos não conseguem assimilá-lo nessa fórmula química (N₂), necessitando de transformações para a sua assimilação. Apenas alguns grupos de microrganismos conseguem executar assimilação e fixação do nitrogênio atmosférico.

Ao entender o ciclo biogeoquímico do nitrogênio pode-se entender as suas rotas de transformações. Esse ciclo é composto por quatro etapas, sendo elas: fixação, amonificação, nitrificação e desnitrificação.

Fixação do nitrogênio: A primeira etapa do ciclo do nitrogênio é a fixação biológica, ou seja, a transformação do N₂ para amônia (NH₃) por atividade de microrganismos, sejam de vida livre, associados às plantas ou simbiontes (VIEIRA 2017). Dentre os principais microrganismos envolvidos nessas transformações, pode-se destacar os gêneros de bactérias Rhizobium, Sinorhizobium (Ensifer), Mesorhizobium, Azorhizobium e Bradyrhizobium.

Além da fixação biológica é importante salientar a existência da fixação industrial que consiste na ligação do nitrogênio e hidrogênio por meio de altas temperaturas e pressão para a formação da amônia e a fixação atmosféricas que ocorre por meio de fenômenos físicos como relâmpagos, que agem ocasionando reações químicas na molécula de nitrogênio formando óxidos de nitrogênio que são incorporados na água da chuva e posteriormente são depositados na crosta terrestre.

Amonificação: é um processo enzimático que resulta na conversão de formas orgânicas do N para formas inorgânicas que são absorvíveis pelas plantas (VIEIRA, 2017). Ela é conduzida por microrganismos heterotróficos, aeróbios e anaeróbios, que utilizam os resíduos vegetais como fontes de carbono (C), N e energia (VIEIRA, 2017). Desta forma, os microrganismos atuam sobre a matéria orgânica nitrogenada liberando NH₃. No solo a amônia reage com a água para formar os íons amônio (NH₄⁺) (VIEIRA, 2017).

Nitrificação: é o processo de oxidação do amônio para nitrito e subsequentemente, para nitrato (NO₃^–) realizada por microrganismos quimioautotróficos (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Dentre os processos de transformações as bactérias do genêro Nitrosomonas (nitrificadores primários) convertem a amônia para nitrito (NO₂^–) e as Nitrobacter (nitrificadores secundários) convertem o NO₂ ^– para NO₃^– (VIEIRA, 2017).

As duas etapas da nitrificação são denominadas nitritação e nitratação:

• Nitritação: é a oxidação da amônia para nitrito.
• Nitratação: é a oxidação do nitrito para nitrato.

Desnitrificação: é o processo de redução microbiológica do nitrato ou nitrito em NO, N₂O e N₂, acoplada à fosforilação durante o transporte de elétrons.

 As fontes de nitrogênio para agricultura

O nitrogênio é um dos nutrientes mais demandados por diversas culturas de interesse agrícola. Por isso é de extrema relevância entender as diversas fontes de fertilizantes nitrogenados disponíveis para serem utilizados na agricultura, podendo ser obtidos de maneira sintética através de reações químicas ou fertilizantes nitrogenados de fonte orgânicas advindos de resíduos de produção animal ou vegetal (esterco de aves, torta de mamona, esterco bovino, entre outros).

Dentre os fertilizantes nitrogenados utilizados na agricultura moderna, destacam-se:

Ureia: é a fonte de fertilizante nitrogenado mais utilizada no agronegócio, devido ao seu baixo custo e ao elevado teor de nitrogênio em sua composição, em média, 46% na forma amídica. Uma das desvantagens da utilização dos fertilizantes nitrogenados a base de ureia é a sua elevada perda por volatilização quando utilizada em condições edafoclimáticas que não são favoráveis. Entretanto, com a utilização de novas tecnologias como a proteção da ureia com polímeros sintéticos e/ou fontes orgânicas, promovem o aumento da sua eficiência.

Sulfato de amônio: é uma fonte de nitrogênio amoniacal e em sua composição fornece cerca de 21% de Nitrogênio – 100% amoniacal e cerca de 22% de enxofre. Dentre as suas vantagens pode-se pontuar o aporte de dois nutrientes (nitrogênio e enxofre) em formas já absorvíveis pelas plantas e quando comparado a ureia possui baixa tendência a perdas por volatilização e menor risco de lixiviaçãocomo ocorre com nitrato. É importante salientar que está fonte de nutriente em algumas condições de pH alcalinos podem sofrer perdas por volatilização. Paralelamente a isso, pode-se citar como desvantagens da utilização do sulfato de amônio o seu custo por ponto de N, quando comparado a ureia.

Nitrato de amônio: é uma fonte de N que apresenta a concentração média de 33% em sua composição sendo metade na forma nítrica e a outra metade na forma amoniacal (Matos, 2011). Dentre as vantagens do nitrato de amônio pode-se destacar as fórmulas químicas em que o nutriente é disponibilizado, que facilita a absorção. Entretanto, deve-se pontuar que essa fonte de nutrientes em condições de altos volumes de precipitação estão sujeitas a perdas por lixiviação.

O Fertilizante orgânico além de fornecer nitrogênio, podem melhorar o aproveitamento de fontes minerais como uso nas formulações com ureia e sulfato de amônio, Os benefícios da combinação incluem não apenas a oferta de nitrogênio, mas também a sinergia na promoção da saúde do solo. A matéria orgânica fornece um ambiente propício para a atividade microbiana, auxiliando na disponibilização do nitrogênio e ainda e facilita a conversão de compostos orgânicos em formas disponíveis de nutrientes para as plantas. Esse processo contribui para a sustentabilidade do solo, melhorando sua fertilidade a longo prazo.

Autor

Pedro Steill

Referências:

VIEIRA, R.F. Ciclo do nitrogênio em sistemas agrícolas. Embrapa, Brasília, 2017. 163p.

HARPER, J. E. Nitrogen metabolism. In: BOOTE, K. J.; BENNETT, J. M.; SINCLAIR, T. R. (Ed.). Physiology and determination of crop yield. Madison: American Society of Agronomy: Crop Science Society of America: Soil Science Society of America, 1994. Chapter 11A, p. 285-302, 1994.

MOREIRA, F. M. S.; SIQUEIRA, J. O. Microbiologia e bioquímica do solo. 2. ed. Lavras: Universidade Federal de Lavras, 2006. 729 p.

MATOS, Talita de Santana. Avaliação da eficiência agronômica de novos fertilizantes nitrogenados granulados baseados no uso da ureia. 2011. 64 f. Dissertação (Mestrado em Fitotecnia) – Instituto de Agronomia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2011.