Fertilização com Nitrogénio
Neste artigo, vou descrever as propriedades, a origem e o ciclo do nitrogénio (ou azoto), um dos mais importantes nutrientes para as plantas, e que forma cerca de 1 a 5% da matéria seca da planta [1]. Em artigos futuros, irei escrever sobre outros nutrientes importantes para as plantas.
O nitrogénio tem um forte impacto na produtividade dos vegetais e portanto, é frequentemente usado na agricultura [1,2]. O nitrogénio é importante para a produção de proteínas e DNA, e por isso, é um nutriente vital para a vida [1]. Além disso, nas plantas, o nitrogénio também é necessário para a produção da clorofila, a molécula que faz com que as plantas tenham uma cor verde e, muito importante, que ajuda a absorver a luz solar. Quando as plantas não têm nitrogénio suficiente, ficam com tons de verde mais claro ou até mesmo amareladas (clorose) [1]. A falta de de nitrogénio também está associada à redução da produtividade e a um pobre crescimento da planta [1]. Nas plantas, o nitrogénio é bastante móvel e portanto, muitas vezes é translocado de folhas mais antigas para outras mais jovens de modo a otimizar o desempenho da planta [1].
Na Natureza, o modo mais importante de entrada de nitrogénio no solo é a sua fixação a partir do ar. O ar contém 78% de nitrogénio, e portanto, é uma fonte abundante deste nutriente [3]. Há micróbios especializados que são capazes de fixar o nitrogénio no solo, alguns dos quais vivem livremente no solo e outros gostam de se associar a certas plantas [1]. A família das leguminosas (feijão, grão, lentilhas, etc) é bem conhecida pela simbiose com as bactérias rizobias. Estas plantas têm nódulos nas raízes, que é onde estas bactérias habitam. Nesta simbiose, as leguminosas fornecem hidratos de carbono às bactérias e recebem, por sua vez, compostos de nitrogénio. Quando há muito nitrogénio disponível no solo, as leguminosas tipicamente preferem usar esta forma de nitrogénio menos cara e portanto, a fixação de nitrogénio é reduzida [1]. A fixação de nitrogénio incentivada pelas leguminosas faz com que estas plantas sejam bastante interessantes do ponto de vista agrícola. A introdução de leguminosas em rotações de culturas (plantação de diferentes culturas sequencialmente num certo terreno) fornece nutrientes para as culturas subsequentes, principalmente quando estas plantas são utilizadas como estrume verde (as plantas são misturadas (aradas) no solo e servem como fonte de nutrientes) [4].
O nitrogénio pode ser reciclado no solo (quando está na sua forma orgânica). O nitrogénio contido na matéria orgânica, como a matéria vegetal morta, não é diretamente acessível às plantas. Para que as plantas possam beneficiar do nitrogénio, os micróbios do solo precisam primeiro de o transformar de modo a que plantas o possam absorver (mineralização) [1]. Este processo leva algum tempo, o que significa que a adição de material orgânico em sistemas agrícolas pode ter um efeito imediato limitado, mas no entanto ter um efeito fertilizante mais prolongado [5]. A adição de matéria orgânica com alto teor de carbono (rácio carbono / nitrogénio> 25) pode levar a uma diminuição do nitrogénio disponível no solo [1]. Isto acontece quando a população microbiana se acumula, uma vez que esta utiliza carbono como fonte de energia e absorve o nitrogénio do solo para a sua própria sobrevivência. Este nitrogénio fica disponível novamente após os micróbios morrerem. O nitrogénio no solo também pode ser transferido para o ar, e portanto ficar indisponível para plantas.
Na agricultura biológica (ou orgânica), o nitrogénio é adicionado sob a forma de lodo, estrume e cobertura do solo com plantas (mulch), ou outros materiais orgânicos. É importante referir que estas matérias não só dão nitrogénio ao solo, mas também muitos outros nutrientes ao mesmo tempo [2], ao contrário dos fertilizantes nitrogenados produzidos quimicamente. Estes fertilizantes sintéticos são produzidos através do processo Haber-Bosch, que consome uma enorme quantidade de energia (1% da energia global!) [3]. A produção de 1 kg de fertilizante requer a energia de cerca de 1 litro de gasolina! As formas sintéticas de fertilizantes (adubos) de nitrogénio estão normalmente prontamente disponíveis para a planta, no entanto também estão propensas a serem perdidas rapidamente [1]. Estas percas podem occurrer a partir da lixiviação (quando água e solutos escoam verticalmente até chegar a águas subterrâneas), escoamento superficial (lavagem da superfície do solo, pelo escoamento das águas superficiais), e volatilização. Isto occore principalmente em solos sem a cobertura vegetal protetora. Estas percas podem também levar a problemas directos para os seres humanos, devido à ingestão de água poluída com nitrato [6], e pode também levar a efeitos indesejáveis de adubos em ecossistemas naturais [3, 7].
A altura e o modo de aplicação do nitrogénio são factores importantes para reduzir as percas de nitrogénio nos sistemas agrícolas orgânicos e convencionais. Também foi demonstrado que a cobertura do armazenamento de estrume / lodo pode reduzir muito as percas devidas à volatilização (perca de nitrogénio como gás amoníaco) [8]. Quando o lodo é adicionado perto ou injetado no solo em vez de borrificado (spray), as percas por volatilização podem ser reduzidas ainda mais [9]. Em geral, a fertilização antes de chuvas fortes deve ser evitada, já que a chuva aumentará as percas por lixiviação e escoamento.
Quanto aos outros nutrientes que as plantas precisam, uma prática agrícola sustentável incluiria a reciclagem dos nutrientes consumidos pelos humanos. No entanto, em muitos sítios, o esgoto contém muitas formas diferentes de resíduos (alguns dos quais tóxicos), o que dificulta a sua utilização como adubo. Na Suíça, por exemplo, desde 2006 que é proibido usar o lodo de esgoto como fertilizante e este deve ser queimado tal como os outros resíduos [10]. No entanto, existem novas ideias e abordagens, que provavelmente se tornarão mais comuns no futuro. Mais tarde, irei dedicar um artigo às formas modernas de utilizar produtos de dejetos humanos como fertilizantes.
Obrigado por ler até ao fim! Espero que tenha gostado e aprendido algo novo. Ficaria contente se pudesse partilhar este artigo!
Seja consciente 🙂
Christoph
Referências
[1] Marschner, H. (2011). Marschner’s mineral nutrition of higher plants. Academic press.
[2] GRUDAF 2009 https://www.admin.ch/gov/de/start/dokumentation/medienmitteilungen.msg-id-25488.html
[3] Erisman, J. W., Sutton, M. A., Galloway, J., Klimont, Z., & Winiwarter, W. (2008). How a century of ammonia synthesis changed the world. Nature Geoscience, 1(10), 636. https://doi.org/10.1038/ngeo325
[4] Fustec, J., Lesuffleur, F., Mahieu, S., & Cliquet, J. B. (2010). Nitrogen rhizodeposition of legumes. A review. Agronomy for Sustainable Development, 30(1), 57-66.
[5] Diacono, M., & Montemurro, F. (2010). Long-term effects of organic amendments on soil fertility. A review. Agronomy for sustainable development, 30(2), 401-422.
[6] van der Ploeg, R. R., Schweigert, R. P., & Bachmann, R. J. (2001). Use and Misuse of Nitrogen in Agriculture: The German Story. The Scientific World Journal, 1, 737–744. https://doi.org/10.1100/tsw.2001.263
[7] Howarth, R. W., & Marino, R. (2006). Nitrogen as the limiting nutrient for eutrophication in coastal marine ecosystems: evolving views over three decades. Limnology and Oceanography, 51(1part2), 364-376.
[8] Hörnig, G., Türk, M., & Wanka, U. (1999). Slurry covers to reduce ammonia emission and odour nuisance. Journal of Agricultural Engineering Research, 73(2), 151-157.
[9] Wulf, S., Maeting, M., & Clemens, J. (2002). Application technique and slurry co-fermentation effects on ammonia, nitrous oxide, and methane emissions after spreading. Journal of environmental quality, 31(6), 1795-1801.
[10] Bundesamt für Umwelt https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/abfall/abfallwegweiser-a-z/biogene-abfaelle/abfallarten/klaerschlamm.html