Mecanismos de perda de nitrogênio no solo na produção de milho

Considerando os critérios de essencialidade dos nutrientes, não é possível classificar um elemento como mais ou menos importante, pois cada nutriente desempenha um papel específico e é demandado em quantidades e momentos distintos. Nesse sentido, pode-se diferenciar os nutrientes apenas quanto à sua exigência em maior ou menor quantidade. No cultivo de cereais, o nitrogênio é o nutriente mais requerido e, ao mesmo tempo, um dos principais fatores limitantes da produtividade. No caso do milho, o nitrogênio é considerado o segundo fator mais impactante, ficando atrás apenas do clima.

A alta demanda por nitrogênio está diretamente relacionada ao papel essencial desse elemento na formação de aminoácidos, proteínas, enzimas e clorofila, além de sua participação na síntese de hormônios e outros componentes-chave para os processos fisiológicos das plantas. O milho, em particular, é uma cultura altamente exigente em nitrogênio: em média, para cada tonelada de grãos colhidos, são removidos entre 17 kg/ha e 23 kg/ha de nitrogênio. Assim, a suplementação desse nutriente é indispensável para atender às necessidades da cultura, especialmente em solos com baixa disponibilidade natural de nitrogênio.

Durante o ciclo do milho, a demanda por nitrogênio é especialmente elevada em fases críticas, como o crescimento vegetativo até o florescimento, período em que até 70% do nitrogênio necessário para o ciclo da cultura é exigido. Após o florescimento, durante o enchimento de grãos, cerca de 30% do nitrogênio total é requerido, momento em que o acúmulo de biomassa e a síntese de compostos estruturais atingem o auge. Dessa forma, garantir a oferta adequada de nitrogênio ao longo de todo o ciclo é um dos maiores desafios de manejo, considerando que a eficiência dos fertilizantes nitrogenados pode ser comprometida por diversos fatores.

Compreender os fatores de perda do nitrogênio é fundamental para o manejo eficiente desse nutriente. As perdas mais significativas incluem lixiviação, desnitrificação e volatilização, as quais podem ser intensificadas por condições climáticas adversas, características do solo, modo de aplicação e tipo de fertilizante utilizado.

No caso de fertilizantes à base de ureia, a volatilização é um risco comum quando a ureia não é incorporada ao solo ou quando não ocorre precipitação logo após a aplicação. Além disso, o nitrogênio na forma de nitrato (NO₃^-) é especialmente vulnerável à lixiviação e à desnitrificação, evidenciando a importância de adotar estratégias para mitigar essas perdas e aumentar a eficiência do uso do nitrogênio.

Lixiviação

Definição: perda de nitrato (NO₃^-) que é transportado pela água do solo para profundidades abaixo da zona de absorção radicular da cultura (Figura 1).

Situações de risco de perda de N 

O risco de lixiviação é tipicamente maior durante o verão, quando as chuvas são geralmente mais intensas e o N aplicado fica mais suscetível à perda por lixiviação.

Figura 1 - Processo de lixiviação | Fonte: adaptado de Mark Jeschke.

Processos e reações

• O nitrato é um íon de carga negativa. Sendo assim, não é atraído pelas partículas do solo e pode mover-se com a água no perfil do solo.
• A desnitrificação é um processo microbiano, onde o nitrato (NO₃^-) é reduzido e convertido em gás N₂por meio de uma série de etapas intermediárias.
• Quando o oxigênio no solo é limitado, uma variedade de bactérias irá usar os átomos de oxigênio das moléculas de nitrato para a respiração.
• Quando o nitrato não é completamente convertido em gás N₂, o subproduto resultante é o óxido nitroso (N₂O), um gás de efeito estufa.
• Os íons de amônio são convertidos na forma de nitrato pela ação de determinadas bactérias do solo, em um processo conhecido como nitrificação.
• O processo de nitrificação ocorre em duas etapas, realizadas por bactérias no solo que utilizam a oxidação de compostos químicos como fonte de energia: 

o   1ª: oxidação da amônia (NH₃) em nitrito (NO₂^-);

o   2ª: oxidação do nitrito em nitrato (NO₃^-).

Fatores importantes

• Precipitação: quanto mais água se move através da zona radicular, maior será o potencial de lixiviação.
• Textura: solos arenosos apresentam menor capacidade de retenção de água e maior potencial de lixiviação.
• Taxa de nitrificação: múltiplos fatores influenciam a taxa de nitrificação, a qual afeta a suscetibilidade do N à lixiviação:

o   Temperatura do solo: a nitrificação é um processo biológico e, por isso, altamente afetado pela temperatura. O processo é maximizado quando a temperatura do solo se eleva acima dos 24 ºC e vai diminuindo à medida que a temperatura vai caindo, cessando quando a temperatura do solo fica abaixo dos 4 ºC.

o   Umidade do solo: tanto a água quanto o oxigênio são necessários para a nitrificação; condições de umidade e oxigenação semelhantes àquelas que são consideradas ideais para as plantas são também ideais para ocorrer a nitrificação. Condições de umidade excessiva desfavorecem a nitrificação: uma saturação de água acima dos 60% limita o processo de nitrificação.

o   O pH do solo: a faixa de pH ideal para a nitrificação é entre 6,5 e 8,8. A nitrificação é reduzida em solos ácidos ou muito alcalinos.

Táticas para reduzir a perda de N por lixiviação

• Época de aplicação: realizar a adubação nitrogenada o mais próximo possível do momento de maior demanda da cultura reduz o tempo de exposição do nutriente e diminui as chances de o nutriente lixiviar, não sendo aproveitado.
• Fonte de Nitrogênio: substituir os fertilizantes por fontes de liberação mais lenta pode atenuar as perdas por lixiviação.
• Parcelamento de aplicações: ao fornecer o nitrogênio de forma parcelada, diminui-se o risco de lixiviação em condições de chuvas intensas.

Desnitrificação

Definição: perda de N para a atmosfera na forma de gás N₂O ou N₂ (Figura 2).

Situações de risco de perda de N 

A desnitrificação (Figura 2) ocorre em solos saturados. As maiores perdas de nitrogênio por desnitrificação geralmente ocorrem no início do ciclo de cultivo, uma vez que as precipitações são frequentes e a absorção do nitrogênio aplicado é baixa, pois as plantas ainda não têm o sistema radicular totalmente desenvolvido.

Figura 2 - Processo de desnitrificação | Fonte: adaptado de Mark Jeschke.

Fatores importantes

• Água no solo: a desnitrificação é desencadeada por eventos pluviométricos de volume suficiente para saturar pelo menos 60% do espaço poroso do solo. Por volta de 2 a 3 dias de saturação são necessários para iniciar a desnitrificação.
• Nitrogênio na forma de nitrato: Nitrogênio na forma de amônio (NH₄⁺) não está sujeito à desnitrificação.
• Temperatura do solo: a desnitrificação é um processo biológico e aumenta à medida que a temperatura do solo se eleva.

Táticas para reduzir a perda de N por desnitrificação

• Manter o nitrogênio na forma de amônio: o uso de inibidores de nitrificação demonstrou ser altamente eficaz na redução das perdas de N por desnitrificação. 
• Reduzir o potencial de saturação do solo: melhorar a drenagem do solo pode diminuir o risco de perda de N por desnitrificação.

Volatilização

Definição: perda de ureia aplicada superficialmente no solo para a atmosfera na forma de gás - amônia (NH₃) (Figura 3).

Situações de risco de perda de N 

Adubos orgânicos e fertilizantes contendo ureia os quais não são incorporados durante preparo do solo ou precipitação pluviométrica, em um curto espaço de tempo após a aplicação.

Processos e reações 

• A hidrólise da ureia é catalisada pela urease, uma enzima que é produzida por muitos tipos de bactérias presentes no solo.
• A ureia é hidrolisada em uma molécula de CO₂ e duas de NH₃.
• Se esta reação ocorrer dentro do solo, o NH₃ reage com a água presente no solo para formar NH₄⁺, que é então ligado ao solo.
• Se a reação ocorrer na superfície do solo, o NH₃ pode ser perdido para a atmosfera.
• A maior parte da volatilização ocorre dentro de 1-3 semanas após a aplicação.

Fatores importantes

• Temperatura do ar: a atividade da urease aumenta à medida que a temperatura se eleva. A hidrólise é normalmente concluída no prazo de 10 dias a 4 ºC e dentro de 2 dias a 29 ºC. 
• Umidade da superfície do solo: a reação de hidrólise requer água, portanto a volatilização aumenta com o teor de água no solo.
• Características do solo: alto pH do solo, teor de argila, CTC e/ou matéria orgânica estão associados a uma menor volatilização.
• Resíduos de cultura: altos níveis de resíduos superficiais podem aumentar a umidade da superfície do solo, impedir que a ureia atinja o solo e abrigar bactérias que hidrolisam a ureia.

Táticas para reduzir a perda de N por volatilização

• Incorporação do fertilizante ao solo.
• Incorporação por chuva ou irrigação.
• Inibidores de urease: inibidores de urease retardam a hidrólise da ureia, o que pode reduzir a volatilização.

Figura 3 - Processo de volatilização | Fonte: adaptado de Mark Jeschke.

Autor: Mark Jeschke. Traduzido e adaptado por Rafael Assis, Fábio Amaral e Jefferson Cunegundes (time de agronomia Corteva Agriscience).

Uma suplementação bem manejada não só eleva os índices de produtividade, mas também contribui para a sustentabilidade do sistema produtivo, reduzindo impactos ambientais e maximizando o retorno econômico ao produtor.