nutrição mineral das plantas

Professora Cristiane Miranda Martins Disciplina Agricultura Geral

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

DISCIPLINA: Agricultura Geral PROFESSORA: Cristiane Miranda Martins APOSTILA: Nutrição mineral de plantas

A nutrição mineral de plantas trata da aquisição e utilização pelas plantas da grande maioria dos elementos químicos que entram em sua composição. Como já vimos, se um dos elementos químicos essenciais à planta está disponível em quantidades insuficientes ou em combinações químicas que são pobremente absorvidas, a deficiência deste elemento provocará desarranjos nos processos metabólicos da planta (Lei do mínimo de Liebig). Em geral, esses desarranjos manifestam-se pelo desenvolvimento de sintomas visíveis, como desenvolvimento atrasado, amarelecimento ou purpureamento de folhas e outras anormalidades. A partir de agora estudaremos cada um dos nutrientes essenciais para as plantas. Prepare-se para uma longa e emocionante viagem ao mundo da nutrição mineral. VAMOS REVISAR!

a) Na ausência do elemento a planta não completa o seu ciclo de vida; b) O elemento não pode ser substituído por outro; c) O elemento deve estar diretamente envolvido no metabolismo da planta, como constituinte de um composto essencial, ou ser necessário para a ação de um sistema enzimático. Como exemplo, podemos citar a fotossíntese que é uma reação físico-química, a mais importante do planeta uma vez que todas as formas de vida dependem dela. O processo fotossintético depende de alguns nutrientes que atuam com função estrutural ou enzimática, e ainda os produtos formados pela fotossíntese também dependerão dos nutrientes para produzir outros compostos orgânicos vitais para o desenvolvimento e a produção das plantas. FICOU CURIOSO? PROCURE NOS LIVROS OU CONVERSE COM O SEU PROFESSOR DE BIOLOGIA SOBRE A FASE CLARA E ESCURA DA FOTOSSÍNTESE. A literatura mundial considera dezesseis elementos químicos como nutrientes de plantas: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S), ferro (Fe), manganês (Mn), zinco (Zn), cobre (Cu), boro (B), cloro (Cl) e molibdênio (Mo). Embora todos os nutrientes sejam importantes, existe uma classificação baseada na proporção (quantidade) em que aparecem na matéria seca dos vegetais (não considerando C, H e O que são adquiridos a partir do CO2 atmosférico e da água presente no solo): - Macronutrientes: são os nutrientes absorvidos ou exigidos pelas plantas em maiores quantidades. São eles: nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S) (expresso em g/ kg de matéria seca). Nitrogênio, fósforo e potássio são geralmente fornecidos ao solo por meio de estrume ou de fertilizante comercial. São chamados elementos fertilizantes ou primários. Do mesmo modo, cálcio, magnésio e enxofre são denominados elementos secundários. Cálcio e magnésio são adicionados aos solos ácidos na forma de calcário e são chamados elementos de calagem. Enxofre, além do existente nas águas pluviais (de chuva) é adicionado ao solo como ingrediente de alguns fertilizantes, como estrume rural, superfosfato e sulfato de amônia. - Micronutrientes: são os nutrientes que são absorvidos ou exigidos pelas plantas em menores quantidades. São eles: ferro (Fe), manganês (Mn), zinco (Zn), cobre (Cu), boro (B), cloro (Cl) e molibdênio (Mo). Com exceção do ferro e em alguns casos do manganês, os elementos micronutrientes são encontrados em forma dispersa na maioria dos solos e sua disponibilidade para os vegetais é, sobretudo, reduzida. Conseqüentemente, embora a absorção pelas plantas seja pequena, o efeito cumulativo da produção agrícola, num período de vários anos, poderá reduzir rapidamente as limitadas disponibilidades destes elementos originalmente presentes nos solos. E ENTÃO, LEMBROU DE TUDO QUE JÁ ESTUDAMOS? CASO NÃO SE LEMBRE, RECORRA AS SUAS ANOTAÇÕES DO CADERNO, AS APOSTILAS ANTERIORES OU VENHA AO HORÁRIO DE ATENDIMENTO. NÃO DEIXE ACUMULAR DÚVIDAS!

O QUE É UM NUTRIENTE? É um elemento químico essencial às plantas, ou seja, sem ele a planta não vive. Para que um elemento seja considerado nutriente, é preciso atender aos CRITÉRIOS DE ESSENCIALIDADE:


NITROGÊNIO O nitrogênio é absorvido em grandes quantidades pelas plantas, normalmente de 5 a 100 Kg/ha ano. Na planta ele é encontrado em todas as partes, desde a raiz até as flores e frutos. Na natureza, o nitrogênio é encontrado sob três formas: *Nitrogênio livre – gasoso, encontrado na atmosfera (N2). Nesta forma, o nitrogênio não é aproveitado pelas plantas. *Nitrogênio orgânico – encontrado nos tecidos animais e vegetais. Neste estado, é uma forma de nitrogênio não aproveitável pelas plantas. Porém, no solo, sofre transformações passando a forma amoniacal (NH4

+). Elementos ricos em nitrogênio orgânico: estercos, adubos verdes, restos de culturas, palhas, cascas, capins, que constituem adubos de ação lenta porque o nitrogênio orgânico leva algum tempo para passar à forma amoniacal e depois a forma nítrica. *Nitrogênio amoniacal – solúvel em água, mas retido energicamente pelo solo. Esta forma de nitrogênio é pouco lixiviada (lavada pelas águas) e pouco absorvida pelas plantas. Tem origem, normalmente, no nitrogênio orgânico e passa para a forma nítrica. *Nitrogênio nítrico – resulta da transformação do nitrogênio amoniacal ou é levado ao solo pelas águas das chuvas ou pelos adubos. É bastante solúvel em água e, por isso, é muito lixiviado (lavado pelas águas), devendo, por ocasião da adubação, ser aplicado parceladamente. É muito absorvível pelas plantas, sendo a forma preferível de nitrogênio pelos vegetais. VAMOS EXPLICAR MELHOR! Analisando a distribuição do nitrogênio (N) na natureza, observa-se sua predominância na atmosfera (78,3%). Portanto, a atmosfera é o principal reservatório de nitrogênio, atingindo 82 mil toneladas no ar que circunda 1 hectare. Esse reservatório é praticamente inesgotável, uma vez que existem processos (desnitrificação que estudaremos a seguir) que reabastecem constantemente a atmosfera. Apesar dessa abundância, a forma N2 presente no ar não é diretamente aproveitável pelas plantas devido à tripla ligação covalente excepcionalmente estável entre os dois átomos de nitrogênio (N≡N). Além disso, as plantas apenas reconhecem o nitrogênio nas formas assimiláveis amônio (NH4

+) ou nitrato (NO3

-). Assim, para a nutrição das plantas, torna-se necessário a transformação do N2 gasoso para as formas assimiláveis. Cerca de 10% do nitrogênio atmosférico que é trazido para o solo, sob a forma de NO3

- ou NH4+, foi

convertido a tais formas iônicas através de diferentes processos: 1.Os resíduos da combustão industrial, a atividade vulcânica e a queima de florestas liberam compostos gasosos na atmosfera. Dentre eles está a amônia, que em contato com a água da chuva é convertido em íon NH4

+ e acaba por atingir o solo. 2.Pode ocorrer a oxidação do N2, tanto pelo O2 como pelo O3, na presença de raios ou radiação ultravioleta. Assim, alguns óxidos de nitrogênio são formados e originam o NO3

- quando em contato com a chuva, sendo transportados para o solo. 3.Os oceanos lançam aerossóis no ar. Quando a água desses aerossóis evapora, os sais permanecem em suspensão e são levados ao sabor dos ventos. Com as chuvas, alguns desses sais podem ser depositados na terra como ocorre com o NO3

-. Esse processo recebe o nome de “sais cíclicos” porque, normalmente, os sais são depositados em terras da faixa costeira, retornando à sua origem, o mar. 4.Relâmpagos convertem vapor d’água e oxigênio em radicais hidroxilas livres (OH-) altamente reativas, átomos livres de hidrogênio (H+) e átomos livres de oxigênio (O), que atacam a molécula de nitrogênio para formar ácido nítrico (HNO3). Esse ácido nítrico cai logo depois na terra, com a chuva ou a neve. Outros processos podem ser utilizados para a fixação do nitrogênio: fixação industrial e fixação biológica. Na fixação industrial de nitrogênio, o nitrogênio e o hidrogênio moleculares formam amônia (NH3) quando submetidos a temperaturas elevadas (400-650°C), altas pressões (20-40 MPa) e um catalisador metálico (usualmente ferro). É o chamado Processo Haber-Bosch, que foi desenvolvido durante a I Guerra Mundial, quando a Alemanha precisou de nitrogênio fixado para produzir pólvora e outros explosivos, mas teve interrompidos os suprimentos de salitre (nitrato de sódio) extraídos do Chile. Reação:

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A fixação biológica de nitrogênio ocorre através da associação de determinadas plantas, em sua maioria leguminosas como feijão, soja, etc, com bactérias do gênero Rhizobium, que desenvolvem nódulos característicos. Representa um exemplo interessante de simbiose, onde há benefícios para ambas as espécies: a leguminosa fornece local e alimento (açúcar) para a bactéria e, por outro lado, recebe o


nitrogênio em forma assimilável. Em ecossistemas aquáticos, o ciclo do nitrogênio é similar, sendo as cianobactérias os microrganismos mais importantes na fixação de nitrogênio.

Para que ocorra a fixação biológica a ligação tripla (N≡N) precisa ser rompida e, em seguida, 3 átomos de H são ligados a cada N formando 2 NH3 (amônia). Como citado anteriormente, a planta hospedeira cede o carboidrato (açúcar) e energia (ATP, elétrons e H), que vem da fotossíntese, sob o processo da respiração via metabolismo oxidativo, ao microrganismo e esse, através de um sistema bioquímico, realiza a “quebra da ligação tripla do N2”, fornecendo em troca a amônia (NH3) à planta.

Temos que destacar que o sistema simbiótico é um processo mediado por um complexo enzimático denominado nitrogenase, com a participação direta de alguns nutrientes como o Ca, Fe, Mo, Mg, Co e P. Assim, a deficiência desses nutrientes pode induzir à baixa fixação biológica de N, podendo causar sintomas de deficiência do elemento na leguminosa. Reação:

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Como citado anteriormente, no solo o nitrogênio encontra-se na maior parte na forma orgânica não-assimilável pela planta, e o restante, na forma mineral assimilável, especialmente na forma de nitrato (NO3

-) ou amônio (NH4+). Um aspecto que beneficia a predominância do N na forma orgânica é que sua

adição na forma mineral tende a passar para a forma orgânica, pela alta atividade microbiótica presente no solo, na qual grande parte do N aplicado no solo é imediatamente absorvida pelos microrganismos (incorporado aos seus corpos), e apenas após sua morte passará para a forma mineral assimilável pelas plantas (IMOBILIZAÇÃO).

A passagem do N da forma orgânica para a mineral como amônio (NH4+) ou nitrato (NO3

-) é denominada MINERALIZAÇÃO.

O processo de mineralização compreende algumas etapas:

Como citado anteriormente, a matéria orgânica é fonte de nitrogênio para o solo. Nela, o nitrogênio está insolúvel, mas graças a atuação de organismos decompositores (fungos e bactérias) ele é convertido em NH4

+, no processo conhecido como amonificação. O nitrogênio na forma amoniacal tem quatro destinos: -pode ser retido por alguns dos próprios amonificadores ou por outros organismos do solo capazes de utilizar este composto; -pode ser absorvido por alguns vegetais; -pode ser fixado por alguns minerais argilosos e pela matéria orgânica.

O restante do amônio presente no solo passa pelo processo de NITRIFICAÇÃO. Este processo passa por duas etapas e conta com a atuação de bactérias nitrificantes. Inicialmente, o NH4

+ é convertido a NO2-

(nitrito) pela ação de bactérias do gênero Nitrosomonas. Em seguida, o NO2- é convertido a NO3

- (nitrato) graças a bactérias Nitrobacter.

NH4

++ 3 O2 → 2 NO2- + 2 H2O + 4 H+

2 NO2

- + O2 → 2 NO3-

O nitrogênio do solo sob a forma de nitratos, quer o adicionado como fertilizante, quer o formado pela

nitrificação, tem capacidade para tomar quatro destinos diferentes:

Nitrosomonas

Nitrobacter

NITRIFICAÇÃO


-ser utilizado pelos microrganismos; -ser utilizado pelos vegetais; -perder-se por drenagem; -escapar do ciclo do nitrogênio por denitrificação.

A quantidade de nitrogênio sob a forma de nitratos perdida por drenagem depende do clima e das condições agrícolas. Nas regiões áridas ou semi-áridas as perdas são mínimas. Em áreas úmidas ou onde há prática de irrigação, assumem importância as perdas de nitrogênio sob a forma de nitratos.

A redução do nitrato NO3- a espécies de nitrogênio sob a forma de gás (N2, N2O, NO), ocorre em

processos químicos e biológicos e é denominada de DENITRIFICAÇÃO. Como resultado deste processo, o N2 atmosférico constitui o principal reservatório na Terra.

O problema do nitrogênio assume dois aspectos quanto ao seu controle: conservar no solo quantidade

adequada de nitrogênio e condicionar suas transformações de forma tal que fique assegurada pronta assimilabilidade em determinadas épocas para atendimento às exigências agrícolas. REFERÊNCIAS

BUCKMAN, H. Natureza e propriedades dos solos. Rio de Janeiro: Freitas Bastos. 1979. 647 p.

EPSTEIN, E.; BLOOM, A. Nutrição mineral de plantas: princípios e perspectivas. Londrina: Editora Planta. 2006. 403 p.

GALETI, P.A. Guia do técnico agropecuário: solos. Campinas: Instituto Campineiro de Ensino Agrícola. 142 p.

PRADO, R.de M. Nutrição de Plantas. São Paulo: Editora UNESP. 2008. 407 p.

RAVEN, P.H.; EVERT, R.F.; EICHHORN, S.E. Biologia Vegetal. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 1996. 728 p.

EXERCÍCIOS

1-Explique as formas de fixação natural do nitrogênio, incluindo a Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN).

2-Explique cada uma das etapas do ciclo do nitrogênio (imobilização, mineralização, nitrificação, denitrificação) . Utilize a gravura abaixo para seguir as etapas.

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