fernando d. andreote transformações do nitrogênio no solo
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Fernando D. Andreote
Transformações do Nitrogênio no Solo
Ciclo do nitrogênioCiclo do nitrogênio
InorgânicasInorgânicas
o Fertilizantes obtidos a partir da NHFertilizantes obtidos a partir da NH33 produzida pelo processo produzida pelo processo
Haber-BosHaber-Boschch
7CH7CH44 + 10H + 10H22O + 8NO + 8N22 + 2O + 2O22 16NH 16NH33 + 7CO + 7CO22
o NHNH33 pode ser usada diretamente como fertilizantes ou pode ser usada diretamente como fertilizantes ou
o reagir com COreagir com CO22 para produzir uréia, para produzir uréia,
o ser oxidada a NOser oxidada a NO33-- e reagir com mais NH e reagir com mais NH3 3 para formar NHpara formar NH44NONO33, ,
o reagir com ácido sulfúrico para produzir (NHreagir com ácido sulfúrico para produzir (NH44))22SOSO44
o reagir com ácido fosfórico para produzir fosfatos de amônio (DAP, MAP)reagir com ácido fosfórico para produzir fosfatos de amônio (DAP, MAP)
Fontes de nitrogênioFontes de nitrogênio
OrgânicasOrgânicas o esterco animalesterco animalo lodos de tratamento biológico de esgoto e águas lodos de tratamento biológico de esgoto e águas
residuáriasresiduáriaso composto de resíduo sólido urbanocomposto de resíduo sólido urbanoo resíduos do processamento de alimentosresíduos do processamento de alimentoso resíduos industriaisresíduos industriaiso resíduos de culturas anuais resíduos de culturas anuais o resíduos florestaisresíduos florestais
Fontes de nitrogênioFontes de nitrogênio
ProteínasProteínas35 a 50%35 a 50%
Paredes celulares (quitina, peptídio-Paredes celulares (quitina, peptídio-glicanas)glicanas)5 a 10%5 a 10%
Ácidos nucléicosÁcidos nucléicos5 a 10%5 a 10%
Fontes de nitrogênio orgânico no soloFontes de nitrogênio orgânico no solo
Proteínas Peptídios Aminoácidos NH4+
Quitina N-acetilglicosamina NH4+
Glucosamina 6-fosfato
1 2 3
1. Proteases2. Peptidases3. Desaminases4. Quitinases5. Quinases6. Desaminases
4 5 6
Mineralização do N orgânicoMineralização do N orgânico
Amonificação
Temperatura:Temperatura: <5 a >40<5 a >40 o oCC
o Umidade: <50 a100% da capacidade de retenção do Umidade: <50 a100% da capacidade de retenção do solosolo
o pH: ocorre em ampla faixa, devido à diversidade de pH: ocorre em ampla faixa, devido à diversidade de microrganismos amonificantesmicrorganismos amonificantes
Condições ótimas para amonificaçãoCondições ótimas para amonificação
Bactérias aeróbias, facultativas e anaeróbias estritasBactérias aeróbias, facultativas e anaeróbias estritasPseudomonas, Bacillus, Clostridium, etcPseudomonas, Bacillus, Clostridium, etc
FungosFungosAlternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopus, etcAlternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopus, etc
ActinomicetosActinomicetos
População População 101055 a 10 a 1077 UFC g UFC g-1-1 solo solo
Realizada por bactérias quimiolitotróficas, aeróbias obrigatóriasRealizada por bactérias quimiolitotróficas, aeróbias obrigatórias Altera o estado de oxidação do N de -3 para +5, e acidifica o soloAltera o estado de oxidação do N de -3 para +5, e acidifica o solo
Oxidação do amônio para nitrato, em duas etapasOxidação do amônio para nitrato, em duas etapas
NitrificaçãoNitrificaçãoNH4
+ NO3-
NitritaçãoNitritaçãorealizada por bactérias dos gêneros realizada por bactérias dos gêneros Nitrosomonas, Nitrosomonas, NitrosospiraNitrosospira e e Nitrosococcus Nitrosococcus
2NH2NH44
++ + 3O + 3O22 NH NH22OH OH 2NO 2NO22-- + 2H + 2H22O + 4HO + 4H+++ Energia+ Energia
NitrataçãoNitrataçãorealizada por bactérias dos gêneros realizada por bactérias dos gêneros Nitrobacter, Nitrobacter, NitrospiraNitrospira e e Nitrococcus Nitrococcus
2NO2NO22
-- + O + O22 2NO 2NO33-- + Energia + Energia
o Temperatura: 30-35Temperatura: 30-35ooCC
o Umidade: 50-70% da capacidade de retenção do Umidade: 50-70% da capacidade de retenção do solosolo
o pH: 6,6 - 8,0. Produção de nitrato praticamente não pH: 6,6 - 8,0. Produção de nitrato praticamente não ocorre em solos com pH menor do que 5,0ocorre em solos com pH menor do que 5,0
Condições ótimas para nitrificaçãoCondições ótimas para nitrificação
Nitrificação por arquéiasNitrificação por arquéias Descrito em 2004-2005Descrito em 2004-2005
Presença de genes homólogos ao operon Presença de genes homólogos ao operon amoamo em em DNA AmbientalDNA Ambiental
Grupo de Archaea próximo a CrenarchaeotaGrupo de Archaea próximo a Crenarchaeota
Descrição de um novo filo - Descrição de um novo filo - ThaumarchaeotaThaumarchaeota
redução de nitrato para formas gasosas de N por redução de nitrato para formas gasosas de N por bactérias anaeróbiasbactérias anaeróbias
altera o estado de oxidação do N de +5 para 0 em Naltera o estado de oxidação do N de +5 para 0 em N22
NONO33-- NO NO22
-- NO NO N N22O O N N22
DesnitrificaçãoDesnitrificação
Solo de textura média, pH 7,8
Cinética da desnitrificaçãoCinética da desnitrificação
Desnitrificação depende de:Desnitrificação depende de: o presença de nitrato no solopresença de nitrato no soloo fonte de carbonofonte de carbonoo ausência de oxigênioausência de oxigênio
Condições que favorecem a desnitrificação:Condições que favorecem a desnitrificação: o temperatura: 30temperatura: 30ooC (ocorre entre 2 e 75C (ocorre entre 2 e 75 o oC)C)o pH: 6,0 a 8,0pH: 6,0 a 8,0
Desnitrificação depende de:Desnitrificação depende de:
Ciclagem do nitrogênio no solo
N2
Norg
NH4+
NO2-
NO3-
NO2-
NO
N2O
C/N = 10
Fungos
C/N = 5
Bactérias
C/N média = 8/1
Material orgânicoFonte de energia e síntese de compostos
1/3 C incorporado células
2/3 C respirado: CO2
Substrato microbiano ideal C/N = 24/1
Relação C/N Relação C/N > 25 alta> 25 alta
< 25 baixa< 25 baixa
1N
AmionoácidosEnzimasDNA
Relembrando relação C/N
Relação C/N dos resíduos
N solúvel no solo
Adição de resíduos C/N < 25Tempo
Rel
a ção
C/N
Atividade microbiana CO2 evoluído
Relembrando relação C/N
Relação C/N dos resíduos
N solúvel no solo
Adição de resíduos C/N < 25Tempo
Rel
a ção
C/N
Atividade microbiana CO2 evoluído
Atividade microbiana (CO2 evoluído)
N solúvel no soloPeríodo de diminuição do nitrato
Tempo
Adição de resíduos C/N >25
Rel
a ção
C/N
Relação C/N dos resíduos
Relembrando relação C/N
Bibliografia recomendada