Nitrogênio: Conheça seu ciclo no sistema solo-planta

O elemento mais abundante na atmosfera terrestre é o nitrogênio, encontrado – principalmente – na forma de N₂ e N₂O. Sua presença é fundamental para a vida humana e vegetal, sendo considerado elemento essencial (ou nutriente) para as plantas. Seu manejo no sistema, portanto, é fundamental para o desenvolvimento de lavouras produtivas e, por meio do manejo da fertilidade do solo, otimiza sua dinâmica no ambiente edáfico.

Dinâmica do nitrogênio no solo

O ciclo do nitrogênio no solo é bastante complexo e variável, dependendo de inúmeras condições para que seja encontrado em forma absorvível ou assimilável pelas plantas. Três principais processos de fixação do N₂ atmosférico podem ocorrer, sendo eles: biológico, industrial e atmosférico. O biológico, conceituado pelo termo FBN (Fixação Biológica de Nitrogênio), é realizado por organismos diazotróficos que realizam a quebra das ligações entre os dois átomos de N, dando origem à NH₄⁺, forma absorvida e assimilada de nitrogênio pelos organismos vegetais. O principal exemplo de FBN é a associação entre leguminosas, como soja e amendoim, e bactérias do gênero Bradyrhizobium, que podem fixar até 300 kg ha^-1 N por ano.

A fixação atmosférica de N ocorre por meio de descargas elétricas, que fornecem energia para a quebra das ligações triplas entre os dois átomos de N, dando origem à HNO₃, NO ou N₂O, carregados pela precipitação para o solo. Apesar de recorrente, esse processo não é o suficiente para suprir a necessidade de N das plantas. Por fim, a fixação industrial tem grande importância na produção de fertilizantes nitrogenados, reconhecido pelo processo de Haber-Bosch. A reação consiste na combinação de N₂ e H₂ em condições de alta pressão e temperatura, originando NH₃. O processo de produção de fertilizantes nitrogenados é exigente energeticamente, sendo controlado por países produtores de petróleo, uma vez que a principal matriz energética para sua produção é o gás natural.

Além dos processos de fixação, a dinâmica do nitrogênio no solo envolve diversos fatores enzimáticos e climáticos que, por sua vez, podem aumentar ou reduzir sua disponibilidade por meio dos processos de perda. Assim, pode-se afirmar que a matéria orgânica do solo exerce importante papel na disponibilização de N por meio dos processos de mineralização e da transformação do N-orgânico em N-inorgânico. Além disso, a matéria orgânica também pode reduzir a disponibilidade do N, realizando o processo reverso da mineralização – a imobilização. Esses processos são dependentes da relação C:N, que favorece a mineralização quando a relação é menor que 24:1 e beneficia a imobilização quando maior que 30:1.

Dinâmica do nitrogênio na planta

O nitrogênio é considerado um macronutriente para as plantas, sendo exigido em grandes concentrações e tendo papel fundamental na fração estrutural e metabólica das mesmas. Sendo encontrado, principalmente, na forma orgânica, o N compõe os aminoácidos e, consequentemente, as proteínas, além de componentes celulares como a clorofila, ácidos nucleicos e – até mesmo – a pectina.

A absorção de N pode ser realizada na forma de nitrato (NO₃^–) e amônio (NH₄⁺), sendo a última forma a assimilada pelas plantas. Dessa forma, apesar da assimilação ocorrer na forma amoniacal, o processo de absorção de nitrato exige menos energia e, por isso, tal forma é priorizada pela planta na absorção. O contato íon-raiz do nitrogênio, ou seja, a forma pela qual ocorre a aproximação entre o nutriente disponível no solo e a área de absorção ocorre por fluxo de massa, sendo o movimento de água um fator importante para a absorção eficiente de N pelas raízes.

Devido a sua atuação em compostos presentes por toda a planta, o nitrogênio é considerado um nutriente móvel nas plantas, sendo redistribuído – pelo floema – ao longo das estruturas vegetais. Assim, os sintomas de deficiência de nitrogênio são observados, inicialmente, nas folhas velhas. Como observado na Figura 2, os sintomas de deficiência são caracterizados pela clorose generalizada, seguida de necrose, e redução do crescimento vegetativo das plantas.

Além de sintomas de deficiência, o excesso de nitrogênio é prejudicial aos cultivos, podendo causar interações antagônicas e inibidoras no solo, reduzindo a disponibilidade de outros elementos essenciais, além de causar o hipercrescimento das plantas, levando à competição intraespecífica e gerando consequências negativas no desenvolvimento do dossel.

Fontes nitrogenadas

A principal forma de adição de nitrogênio ao sistema produtivo é por meio da aplicação de fertilizantes nitrogenados, baseando-se em boletins e recomendações de adubação para que haja eficiência do recurso aplicado.

Fonte	Garantia (% N)
Ureia	45
Sulfato de Amônio	21
Nitrato de Amônio	32
Fosfato Monoamônico (MAP)	10
Fosfato Diamônico (DAP)	16

O uso de algumas das principais fontes exige cuidados, tendo em vista suas reações no solo, que podem reduzir a eficiência de aplicação. A ureia, principal fonte simples utilizada de N, apresenta dinâmica interessante e que pode ser problemática se utilizada de maneira incorreta. A reação entre a molécula de (NH₂)₂CO e água favorece a formação de amônia (NH₃), altamente volátil, que aumenta as perdas por volatilização e impacta, diretamente, na disponibilização de N para o solo. Dessa forma, é fundamental que a aplicação de ureia ocorra em condições de baixa umidade do solo, podendo até mesmo ser incorporada, a fim de evitar perdas e aumentar a eficiência de uso do recurso.

O nitrato de amônio, fonte relevante de N, também apresenta dificuldade de aplicação, tendo em vista suas características explosivas, que dificultam sua comercialização e armazenamento. Por fim, o sulfato de amônio também apresenta limitações para aplicação, tendo em vista sua característica de acidificar o solo, possibilitando a redução da disponibilidade de nutrientes na solução do solo.

Conclusões

O uso de fertilizantes é fundamental para a produção agrícola intensiva, que visa altas produtividades e eficiência operacional, sendo importante – também – entender os processos pelos quais as plantas obtêm os nutrientes e a forma como os mesmos se comportam no solo. Assim, conclui-se que o nitrogênio tem dinâmica complexa no solo e pode ser influenciado por fatores climáticos e biológicos, sendo essencial que o manejo da adubação nitrogenada seja baseado nas condições reais de solo e na exigência das plantas, visando a redução das perdas e maior eficiência no uso do nutriente.

Referências Bibliográficas

CARDOSO, E. J. B. N.; TSAI, S.M.; NEVES, M.C.P. Microbiologia do solo. Campinas, SP: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1992.

LEE, J. D. Química Inorgânica Não Tão Concisa. São Paulo, Chapman & Hall, 236- 239, 1996.

PRADO, R.M. Nutrição de plantas. São Paulo: Editora Unesp, 2008. 407 p.

TAIZ, Lincoln et al. Fisiologia e Desenvolvimento Vegetal. 6. ed. [S.I]: Artmed, 2017.

VIEIRA, R. F. Ciclo do Nitrogênio em Sistemas Agrícolas. Brasília, DF: Embrapa, 2017.