Ciclo do Nitrogênio e Manejo da Fertilidade do Solo

Fases de evolução do SPD

Fase inicial

Rearranjo da estrutura; Baixo acúmulo de palhada; Reestabelecimento BM; > exigência de N; 0-5 anos

Fase de transição

Reagregação; Início de acúmulo de palhada; Início de acúmulo de MOS; Imob. ³ Min. 5-10 anos

Fase de Consolidação

Aumento da CTC; acúmulo de palhada; Acúmulo de C; Imob.< Min.; Ciclagem nutrientes; 10-20 anos

Fase de Manutenção

Fluxo contínuo de C e N; Elevado acúmulo de palhada; Ciclagem; < exigência de N; > 20 anos

Fontes de Acidez no Solo

• Dissociação do ácido carbônico: CO₂ + H₂O <> H₂CO₃ <> HCO₃^- + H⁺
• Lixiviação de bases: HCO₃ + Ca <> Ca⁺²(HCO₃^-)₂
• Dissociação de radicais ácidos da matéria orgânica: CH₃COOH <> CH₃COO^- + H⁺
• Mineralização da matéria orgânica: MO >> 2NH₄ + 3O₂ <> 2NO3+ 4H⁺
• Hidrólise do alumínio: Al⁺³ + 3H₂O <> Al(OH)₃ + 3H⁺

Solo Ácido

Excesso de íons H⁺ sobre íons OH^-. Comum em regiões com alta precipitação que lixivia as bases do solo. Principais responsáveis: cátions de hidrogênio e alumínio.

Solo Alcalino

Excesso de OH^- sobre H⁺. Ocorre com alta saturação de bases e presença de sais, tornando o íon hidroxila preponderante. Característico de regiões áridas e semiáridas.

pH e Disponibilidade de Nutrientes

Aumentando o pH para 7 ou 8, ferro, manganês e zinco tornam-se indisponíveis, enquanto a disponibilidade de molibdênio aumenta. O fósforo tem maior disponibilidade em pH 6,5. Abaixo de 5, alumínio, ferro e manganês tornam-se solúveis e tóxicos para as plantas. A determinação do pH é feita por métodos eletrométricos ou potenciométricos.

Acidez Ativa

Concentração de íons hidrogênio na solução do solo.

Acidez Permutável

Íons hidrogênio e alumínio adsorvidos aos colóides do solo.

Funções da Matéria Orgânica (MO)

Função Química

• Fonte de nutrientes: nitrogênio, fósforo, enxofre e micronutrientes.
• Húmus: retém nutrientes nos sítios de troca.

Função Biológica

• Reciclagem de carbono e nitrogênio (mineralização).
• Reciclagem de outros minerais presentes nos resíduos orgânicos.
• Fixação biológica de nitrogênio atmosférico.

Função Física

• Melhora da estrutura, aeração e umidade do solo, impactando diretamente na erosão.
• Formação de agregados do solo pela ação de hifas de fungos e agentes cimentantes produzidos por bactérias.

Etapas da Decomposição da Matéria Orgânica

1. Resíduos não decompostos: Material orgânico recém-adicionado (raízes mortas, folhas, resteva) facilmente identificável visualmente.
2. Matéria orgânica fresca: Resíduos orgânicos em decomposição ativa, ainda identificáveis visualmente.
3. Matéria orgânica humificada: Resíduos estáveis da atividade microbiana, de decomposição lenta devido à sua composição química e associação com argilas.

Lei do Mínimo

O crescimento das plantas é limitado pelo nutriente menos disponível, mesmo que os demais estejam em quantidades adequadas. Nutrientes primários: nitrogênio, fósforo e potássio. Secundários: cálcio, magnésio e enxofre. Micronutrientes: boro, cloro, cobre, ferro, manganês, molibdênio e zinco.

Cátions e Ânions

Cátions: Íons com carga positiva (cálcio, magnésio, potássio, sódio, hidrogênio e amônio).
Ânions: Íons com carga negativa.

Partículas de Argila

Constituintes do solo com carga negativa que atraem, retêm e liberam cátions. A matéria orgânica também possui carga negativa. Partículas de areia não apresentam essa característica.

Capacidade de Troca Catiônica (CTC)

Capacidade do solo de reter e trocar cátions. A força da carga positiva dos cátions varia, permitindo a substituição de um cátion por outro na partícula de solo. Processo reversível.

CTC Alta (11 a 50)

• Alto teor de argila.
• Maior necessidade de calcário para corrigir o pH.
• Maior capacidade de retenção de nutrientes.
• Características físicas de solo argiloso (alta retenção de água).

CTC Baixa (1 a 10)

• Baixo teor de argila.
• Menor necessidade de calcário para corrigir o pH.
• Maior predisposição à lixiviação de nitrogênio e potássio.
• Características físicas de solo arenoso (baixa retenção de água).

Cátions Ácidos e Básicos

Ácidos: Hidrogênio e alumínio.
Básicos: Cálcio, magnésio, potássio e sódio.

Fatores que Afetam a Eficiência do Uso de Nutrientes

• Geometria da raiz.
• Disponibilidade de nutrientes na rizosfera (micorrizas).
• Taxas de absorção em baixas concentrações.
• Transporte e distribuição na planta.
• Eficiência de utilização ou baixo requerimento do nutriente.

Formas de Absorção de Nutrientes

• Fluxo de massa: Movimento da água para a raiz por transpiração, carregando os nutrientes dissolvidos.
• Difusão: Movimento de nutrientes de áreas de alta concentração para áreas de baixa concentração na solução do solo.
• Intercepção radicular: Crescimento de novas raízes que entram em contato com nutrientes no solo.

Fatores Ambientais que Influenciam a Absorção de Nutrientes

• Aeração
• Temperatura
• Umidade
• Natureza do íon
• Disponibilidade de nutrientes (umidade, aeração, teor de MO, pH)
• Interação entre íons (antagonismo - Cu/Ca; inibição - Ca/Mg/K; sinergismo - Mg/P e P/Mo)
• pH (pH baixo - menor absorção de cátions; pH alto - menor absorção de ânions)
• Micorrizas

Interações entre Nutrientes

• Antagonismo: Competição entre nutrientes.
• Inibição: Um nutriente interfere na absorção de outro.
• Sinergismo: Um nutriente auxilia na absorção de outro.

Capacidade Tampão do Solo

Resistência do solo à mudança de pH. Solos com alto poder tampão requerem maior quantidade de calcário para elevar o pH.

Calagem

Aplicação de calcário agrícola para corrigir a acidez do solo, elevar o pH e reduzir a toxicidade de alumínio (Al⁺³) e manganês (Mn⁺²). O calcário agrícola é composto por carbonato de cálcio (CaCO₃) e carbonato de magnésio (MgCO₃).

Tipos de Calcário

• Calcário calcítico: 45-55% CaO e 1-2,5% MgO.
• Calcário magnesiano: 33-44% CaO e 2,5-10% MgO.
• Calcário dolomítico: 25-32% CaO e >10% MgO.

Benefícios da Calagem

• Aumento da disponibilidade de cálcio e magnésio.
• Aumento da disponibilidade de fósforo nativo e da eficiência da adubação fosfatada.
• Eliminação da toxicidade de alumínio e manganês.
• Aumento da atividade microbiana.
• Aumento da fixação biológica de nitrogênio por bactérias do gênero Rhizobium em leguminosas.
• Aumento da disponibilidade de molibdênio.

Métodos de Aplicação de Calcário

• Aplicação a lanço: Distribuição do calcário por gravidade ou força centrífuga.

Dinâmica do Fósforo (P) em Plantio Direto

• P inorgânico: Diminui em profundidade. Maior umidade na superfície protegida pela palhada facilita a solubilização e difusão do P até as raízes.
• P orgânico: Aumenta em profundidade. A decomposição das raízes fornece P nas camadas mais profundas.

Fatores que Afetam a Disponibilidade de Fósforo

• Tipo de argilomineral
• Quantidade de argila
• Época de aplicação
• pH do solo
• Teor de P no solo
• Disponibilidade de resíduos culturais
• Compactação, umidade, micorrizas

Sintomas de Deficiência de Fósforo

• Redução do crescimento (principalmente radicular)
• Má fecundação
• Frutos e sementes menores
• Clorose (amarelecimento) das folhas mais velhas, com tonalidade verde-escura e arroxeada

Amarelecimento do Trigo em Plantio Direto sobre Resteva de Milho

O milho possui alta relação C/N (carbono/nitrogênio). Microrganismos utilizam nitrogênio para decompor a resteva do milho, competindo com o trigo. Essa imobilização de nitrogênio causa o amarelecimento inicial no trigo.

Ganhos e Perdas de Nitrogênio no Solo

Ganhos

• Restos culturais
• Adubação verde
• Serapilheira
• Restos animais
• Fertilizantes industriais
• Fixação biológica de nitrogênio

Perdas

• Remoção pelas culturas
• Erosão
• Volatilização
• Desnitrificação

Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio (N₂) é essencial para ácidos nucleicos, proteínas e clorofila. Seu principal reservatório é a atmosfera (78% do ar). Poucos organismos conseguem fixar o N₂ atmosférico. O ciclo do nitrogênio possui etapas principais:

Fixação

Conversão do N₂ atmosférico em amônia (NH₃) por bactérias fixadoras de nitrogênio (gêneros Azotobacter, Azospirillum, Herbaspirillum, Burkholderia, Glucanoacetobacter).

Amonificação

Decomposição de matéria orgânica nitrogenada em amônia (NH₃) e íons amônio (NH₄⁺) por microrganismos.

Nitrificação

Oxidação da amônia em nitritos (NO₂^-) por bactérias do gênero Nitrosomonas e Nitrosococcus, e posterior conversão em nitratos (NO₃^-) por bactérias do gênero Nitrobacter. Os nitratos são a principal forma de nitrogênio absorvida pelas plantas.

Desnitrificação

Conversão de nitratos em N₂ gasoso por bactérias em condições anaeróbicas (baixo oxigênio).

Sintomas de Deficiência de Nitrogênio

• Clorose generalizada (amarelecimento) devido à menor produção de clorofila.
• Crescimento reduzido devido à baixa síntese de proteínas e outros compostos nitrogenados.