Transformações do Nitrogênio no Solo

Apresentação em tema: "Transformações do Nitrogênio no Solo"— Transcrição da apresentação:

1 Transformações do Nitrogênio no Solo
Fernando D. Andreote

2 Ciclo do nitrogênio

3 Fontes de nitrogênio Inorgânicas
Fertilizantes obtidos a partir da NH3 produzida pelo processo Haber-Bosch 7CH4 + 10H2O + 8N2 + 2O2  16NH3 + 7CO2  NH3 pode ser usada diretamente como fertilizantes ou 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)

4 Fontes de nitrogênio Orgânicas esterco animal
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

5 Fontes de nitrogênio orgânico no solo
Proteínas 35 a 50% Paredes celulares (quitina, peptídio-glicanas) 5 a 10% Ácidos nucléicos

6 Mineralização do N orgânico
1 2 3 Proteínas Peptídios Aminoácidos NH4+ 4 5 6 Quitina N-acetilglicosamina Glucosamina 6-fosfato NH4+ Proteases Peptidases Desaminases Quitinases Quinases Amonificação

7 Condições ótimas para amonificação
 Temperatura: <5 a >40 oC Umidade: <50 a100% da capacidade de retenção do solo 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 População 105 a 107 UFC g-1 solo

8 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

9 Condições ótimas para nitrificação
Temperatura: 30-35oC Umidade: 50-70% da capacidade de retenção do solo pH: 6,6 - 8,0. Produção de nitrato praticamente não ocorre em solos com pH menor do que 5,0

10 Nitrificação por arquéias
Descrito em Presença de genes homólogos ao operon amo em DNA Ambiental Grupo de Archaea próximo a Crenarchaeota Descrição de um novo filo - Thaumarchaeota

11 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

12 Cinética da desnitrificação
Solo de textura média, pH 7,8

13 Desnitrificação depende de:
presença de nitrato no solo fonte de carbono ausência de oxigênio Condições que favorecem a desnitrificação: temperatura: 30oC (ocorre entre 2 e 75 oC) pH: 6,0 a 8,0

14 Ciclagem do nitrogênio no solo
Norg NO2- NO3- NH4+ NO2-

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16 Relembrando relação C/N
Fungos Bactérias C/N média = 8/1 C/N = 5 Material orgânico Fonte de energia e síntese de compostos 1/3 C incorporado células 2/3 C respirado: CO2 Substrato microbiano ideal C/N = 24/1 1N Amionoácidos Enzimas DNA Relação C/N > 25 alta < 25 baixa

17 Relembrando relação C/N Adição de resíduos C/N < 25
Atividade microbiana CO2 evoluído Relação C/N N solúvel no solo Relação C/N dos resíduos Tempo Adição de resíduos C/N < 25 Pg 458 Alteração na atividade microbiana nível de N solúvel relação C/N dos residuos a) adição de material com C/N alta b) adição de material com C/N baixa Onde a relação C/N é maior que 25, os microrganismos tem que suplementar o N contido nos resíduos com N soluvel do solo. Durante o período de falta de N a competição entre as plantas e os microrganismos pode causar deficiencia de n para as plantas. Notar que em ambos os casos o N disponível aumenta após o processo de decomposição ter se completado.

18 Relembrando relação C/N
Atividade microbiana CO2 evoluído Relação C/N N solúvel no solo Relação C/N dos resíduos Tempo Adição de resíduos C/N < 25 Atividade microbiana (CO2 evoluído) Pg 458 Alteração na atividade microbiana nível de N solúvel relação C/N dos residuos a) adição de material com C/N alta b) adição de material com C/N baixa Onde a relação C/N é maior que 25, os microrganismos tem que suplementar o N contido nos resíduos com N soluvel do solo. Durante o período de falta de N a competição entre as plantas e os microrganismos pode causar deficiencia de n para as plantas. Notar que em ambos os casos o N disponível aumenta após o processo de decomposição ter se completado. Relação C/N dos resíduos Relação C/N N solúvel no solo Período de diminuição do nitrato Tempo Adição de resíduos C/N >25

19 Bibliografia recomendada