Dinâmica do Nitrogênio

Prévia do material em texto

1 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
Processos de transformação e disponibilidade do nitrogênio no sistema solo-
planta-atmosfera 
 
Nitrogen transformation processes and availability in the soil-plant-
atmosphere system 
 
Procesos de transformación y disponibilidade de nitrógeno en el Sistema 
suelo-planta-atmósfera 
 
DOI: 10.55905/revconv.17n.6-181 
 
Originals received: 05/10/2024 
Acceptance for publication: 05/31/2024 
 
Hellen Patricia Lemos Cordovil 
Graduada em Engenharia Agronômica 
Instituição: Instituto Federal do Amapá (IFAP) 
Endereço: Porto Grande - Amapá, Brasil 
E-mail: hellen.lemos2018@gmail.com 
Orcid: https://orcid.org/0000-0002-3159-576X 
 
Hedilberto Carmo de Lima 
Graduado em Engenharia Agronômica 
Instituição: Instituto Federal do Amapá (IFAP) 
Endereço: Porto Grande - Amapá, Brasil 
E-mail: hedilbertocarmodelima@gmail.com 
Orcid: https://orcid.org/0009-0006-3484-1467 
 
Jhonathan Jhunior Lemos Cordovil de Oliveira 
Graduando em Engenharia Agronômica 
Instituição: Instituto Federal do Amapá (IFAP) 
Endereço: Porto Grande - Amapá, Brasil 
E-mail: jhonathanjhuniorlemos@gmail.com 
Orcid: https://orcid.org/0009-0000-8064-3011 
 
Nilvan Carvalho Melo 
Doutor em Ciência do Solo 
Instituição: Instituto Federal do Amapá (IFAP) 
Endereço: Porto Grande - Amapá, Brasil 
E-mail: nilvan.melo@ifap.edu.br 
Orcid: https://orcid.org/0000-0002-2971-0044 
 
RESUMO 
Avanços recentes na gestão de nutrientes no solo visam maximizar a produtividade agrícola e 
reduzir impactos ambientais, através da compreensão dos processos de disponibilidade e uso de 
nutrientes, bem como do desenvolvimento de estratégias para otimizar sua eficiência. Assim, 
https://orcid.org/0009-0006-3484-1467
https://orcid.org/0000-0002-2971-0044
 
2 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
objetivou-se com o presente estudo a adoção de uma abordagem integrada para analisar a 
dinâmica do nitrogênio, com revisões bibliográficas recentes e seleção criteriosa de estudos 
científicos. Os dados foram coletados em bases acadêmicas disponíveis em plataformas digitais: 
EMBRAPA, Google acadêmico, SciELO e Periódico Capes, utilizando palavras-chave 
relacionadas à formação e transformação do nitrogênio, interações com nutrientes e 
microrganismos do solo, e fatores que afetam a eficiência dos fertilizantes nitrogenados. A 
dinâmica do nitrogênio no sistema solo-planta-atmosfera é influenciada por diversos fatores, 
resultando em resultados variáveis nos estudos. Para um diagnóstico preciso, são necessários 
anos de pesquisa devido à alta mobilidade e perdas desse nutriente. 
 
Palavras-chave: ciclo do nitrogênio, fixação, amonificação, nitrificação, mineralização. 
 
ABSTRACT 
Recent advances in soil nutrient management aim to maximize agricultural productivity and 
reduce environmental impacts, through understanding the processes of nutrient availability and 
use, as well as developing strategies to optimize their efficiency. Thus, the objective of this study 
was to adopt an integrated approach to analyze nitrogen dynamics, with recent bibliographic 
reviews and a careful selection of scientific studies. The data was collected in academic databases 
available on digital platforms: EMBRAPA, Google Scholar, SciELO and Periódico Capes, using 
keywords related to the formation and transformation of nitrogen, interactions with nutrients and 
soil microorganisms, and factors that affect the efficiency of fertilizers. nitrogenated. The 
dynamics of nitrogen in the soil-plant-atmosphere system is influenced by several factors, 
resulting in variable results in studies. For an accurate diagnosis, years of research are needed 
due to the high mobility and losses of this nutrient. 
 
Keywords: nitrogen cycle, fixation, ammonification, nitrification, mineralization. 
 
RESUMEN 
Los avances recientes en el manejo de los nutrientes del suelo tienen como objetivo maximizar 
la productividad agrícola y reducir los impactos ambientales, mediante la comprensión de los 
procesos de disponibilidad y uso de nutrientes, así como el desarrollo de estrategias para 
optimizar su eficiencia. Así, el objetivo de este estudio fue adoptar un enfoque integrado para 
analizar la dinámica del nitrógeno, con revisiones bibliográficas recientes y una cuidadosa 
selección de estudios científicos. Los datos fueron recolectados en bases de datos académicas 
disponibles en plataformas digitales: EMBRAPA, Google Scholar, SciELO y Periódico Capes, 
utilizando palabras clave relacionadas con la formación y transformación del nitrógeno, 
interacciones con nutrientes y microorganismos del suelo, y factores que afectan la eficiencia de 
los fertilizantes nitrogenados. La dinámica del nitrógeno en el sistema suelo-planta-atmósfera 
está influenciada por varios factores, lo que da lugar a resultados variables en los estudios. Para 
un diagnóstico certero se necesitan años de investigación debido a la alta movilidad y pérdidas 
de este nutriente. 
 
Palabras clave: ciclo del nitrógeno, fijación, amonificación, nitrificación, mineralización. 
 
 
3 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
1 INTRODUÇÃO 
 
A gestão eficiente dos nutrientes no solo é essencial para maximizar a produtividade das 
culturas agrícolas e minimizar os impactos ambientais negativos. Nos últimos anos, tem havido 
avanços significativos na compreensão dos processos que regulam a disponibilidade e a 
utilização de nutrientes pelos cultivos, bem como nas estratégias para otimizar a eficiência do 
uso de nutrientes. 
Uma área de estudo em destaque é o manejo do nitrogênio (N), um nutriente essencial 
para o crescimento das plantas, mas que também está associado a importantes emissões de gases 
de efeito estufa, como o óxido nitroso (N2O). Abalos et al. (2020) realizaram uma meta-análise 
que investigou o efeito de inibidores de urease e nitrificação na produtividade das culturas e na 
eficiência do uso de nitrogênio. Seus resultados fornecem insights valiosos para a seleção e 
aplicação desses inibidores como estratégias de manejo para reduzir as perdas de N e melhorar a 
eficiência de uso do nutriente pelas plantas. 
Além disso, o entendimento dos processos que governam as emissões de N2O de solos 
agrícolas tem sido aprimorado. Bouwman et al. (2002) desenvolveram um modelo global para 
estimar as emissões anuais de N2O e óxido nitroso (NO) provenientes de campos fertilizados. 
Suas descobertas destacam a importância de considerar as interações entre as práticas de manejo 
do solo e as características ambientais locais para uma estimativa precisa das emissões de gases 
de efeito estufa relacionadas ao N. 
No que diz respeito à ciclagem de nutrientes, estudos têm explorado a influência da 
matéria orgânica do solo e da microbiologia na disponibilidade de nutrientes para as plantas. 
Araújo (2019) investigaram a interação entre a umidade do solo e as comunidades microbianas 
na rizosfera do milho. Seus resultados destacam a importância da umidade do solo na modulação 
das interações entre as plantas, microrganismos e raízes, o que tem implicações significativas 
para o manejo da irrigação e a eficiência do uso de nutrientes. 
A utilização de aditivos orgânicos no solo tem sido amplamente estudada para melhorar 
a fertilidade do solo e a disponibilidade de nutrientes. Dong et al. (2019) revisaram os efeitos da 
adição de emendas orgânicas no teor de nitrogênio do solo, fornecendo uma visão geral 
abrangente dos mecanismos envolvidos na disponibilização de nitrogênio desses aditivos e seus 
 
4 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
efeitos na produtividade das culturas. Esses achados são fundamentais para o desenvolvimentode práticas agrícolas sustentáveis que promovam o uso eficiente de nutrientes e a saúde do solo. 
Ademais, a compreensão dos fatores que influenciam a eficiência do uso de nutrientes 
nas plantas tem sido aprimorada. Fageria et al. (2018) revisaram as respostas de diferentes 
culturas ao manejo de nutrientes, destacando a importância da seleção de genótipos com alta 
eficiência no uso de nutrientes para maximizar a produção agrícola. O desenvolvimento de 
variedades de plantas adaptadas a diferentes condições de disponibilidade de nutrientes é um 
componente essencial para uma agricultura mais sustentável e resiliente. 
Sendo assim, o objetivo deste estudo foi investigar os processos de transformação e 
disponibilidade do nitrogênio no sistema solo-planta-atmosfera, visando compreender as 
interações entre os componentes do sistema e fornecer informações sobre as vias de 
transformação do nitrogênio, as taxas de disponibilidade de nutrientes para as plantas e as trocas 
de nitrogênio com a atmosfera. 
 
2 DINÂMICA DO N NO SOLO – FORMAS E PROCESSOS 
 
A dinâmica do nitrogênio no solo engloba uma série de processos que desempenham um 
papel crucial no ciclo desse elemento na natureza. Esses processos incluem mineralização, 
imobilização, nitrificação, desnitrificação e volatilização. A compreensão desses processos é 
fundamental para a gestão sustentável dos solos agrícolas e a redução dos impactos ambientais 
associados ao uso de fertilizantes nitrogenados. 
Durante a mineralização, os compostos orgânicos nitrogenados presentes no solo são 
decompostos por microrganismos, resultando na liberação de amônio (NH4
+). O amônio pode ser 
imediatamente disponibilizado para as plantas ou passar por transformações adicionais no solo 
(Philippot et al., 2013). 
A imobilização, por outro lado, ocorre quando microrganismos utilizam o nitrogênio 
disponível no solo, como o amônio e o nitrato (NO3
-), para sintetizar seus próprios compostos 
orgânicos. Isso reduz temporariamente a disponibilidade de nitrogênio para as plantas, uma vez 
que o nitrogênio é incorporado à biomassa microbiana (Chen et al., 2008). 
A nitrificação é um processo de duas etapas conduzido por bactérias do solo. Inicialmente, 
o amônio é oxidado a nitrito (NO2
-) por bactérias nitrificantes do gênero Nitrosomonas. Em 
 
5 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
seguida, o nitrito é oxidado a nitrato por bactérias nitrificantes do gênero Nitrobacter. O nitrato 
é uma forma mais estável e prontamente disponível de nitrogênio para as plantas (Lehtovirta-
Morley et al., 2016). 
A desnitrificação é um processo anaeróbico realizado por bactérias do solo, que 
convertem o nitrato em gases de óxido nitroso (N2O) e nitrogênio molecular (N2). Esse processo 
ocorre em condições de baixo teor de oxigênio no solo e resulta na perda de nitrogênio para a 
atmosfera, reduzindo sua disponibilidade para as plantas (Butterbach-Bahl et al., 2013). 
A volatilização é a perda de nitrogênio para a atmosfera na forma de gases amoniacais, 
principalmente amônia (NH3). Esse processo ocorre quando o amônio presente no solo é 
convertido em amônia gasosa e é influenciado por fatores como temperatura, umidade e pH do 
solo (Oliveira et al., 2018)). 
Os diferentes compostos de nitrogênio encontrados no solo incluem amônio (NH4
+), 
nitrato (NO3
-), nitrogênio orgânico proveniente de resíduos de plantas e animais em 
decomposição, bem como gases de óxido nitroso (N2O), resultantes da desnitrificação. Essas 
diferentes formas de nitrogênio interagem e sofrem transformações constantes no solo, afetando 
a disponibilidade desse nutriente para as plantas e o potencial de perdas para o ambiente (Liu et 
al., 2013). 
 
2.1 FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO NITROGÊNIO 
 
A fixação biológica do nitrogênio é um processo essencial para a disponibilidade desse 
elemento no solo. Ele envolve a conversão do nitrogênio atmosférico (N2) em formas 
assimiláveis pelas plantas, como a amônia (NH3) e o íon amônio (NH4
+). Esse processo é 
mediado por organismos conhecidos como fixadores de nitrogênio, que possuem a capacidade 
de converter o N2 gasoso em compostos nitrogenados (Berdugo, 2012). 
Segundo Berdugo (2012), existem dois principais grupos de organismos envolvidos na 
fixação biológica do nitrogênio (FBN): bactérias diazotróficas e cianobactérias. As bactérias 
diazotróficas podem ser simbióticas ou de vida livre. As simbióticas estabelecem uma associação 
mutualística com as raízes de certas plantas, formando nódulos onde ocorre a fixação do 
nitrogênio. O exemplo mais conhecido é a simbiose entre as leguminosas (como feijão, soja e 
 
6 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
ervilha) e as bactérias do gênero Rhizobium. Por outro lado, as bactérias diazotróficas de vida 
livre estão presentes no solo e fixam o nitrogênio sem a necessidade de associação com plantas. 
De acordo com Issa et al. (2014), as cianobactérias são organismos fotossintéticos que 
desempenham um papel significativo na fixação biológica do nitrogênio. Elas são encontradas 
em uma ampla variedade de ambientes, incluindo água doce, água salgada e habitats terrestres 
úmidos. As cianobactérias possuem a capacidade de converter o nitrogênio atmosférico em 
formas utilizáveis por outros organismos, contribuindo assim para o ciclo do nitrogênio e a 
disponibilidade desse nutriente essencial nos ecossistemas. 
Esses organismos fixadores de nitrogênio possuem uma enzima fundamental chamada 
nitrogenase, responsável pela conversão do N2 em formas utilizáveis. No entanto, a fixação 
biológica do nitrogênio é um processo que demanda considerável energia. As plantas hospedeiras 
ou os próprios organismos fixadores precisam investir energia para sustentar esse processo 
(Povos et al., 2015). 
A FBN é crucial para a fertilidade do solo e a sustentabilidade dos ecossistemas, como 
destacado por Galloway et al. (2004). Ela contribui para o enriquecimento do solo com 
nitrogênio, reduzindo a dependência de fertilizantes nitrogenados sintéticos na agricultura. Além 
disso, os organismos fixadores de nitrogênio desempenham um papel crucial na reciclagem desse 
elemento, permitindo sua disponibilidade para outros organismos e contribuindo para a saúde e 
equilíbrio dos ecossistemas. 
No entanto, é importante ressaltar que a fixação biológica do nitrogênio pode ser 
influenciada por fatores ambientais, como a disponibilidade de nutrientes e a presença de outras 
formas de nitrogênio (Vitousek et al., 1997). Também é necessário adotar práticas de manejo 
adequadas para promover e potencializar a fixação biológica do nitrogênio, visando maximizar 
seus benefícios na agricultura e no meio ambiente. 
 
2.2 PERDAS DE N NO SISTEMA SOLO-PLANTA-ATMOSFERA 
 
As perdas de nitrogênio no sistema solo-planta-atmosfera são um desafio significativo na 
gestão da fertilidade do solo e na redução dos impactos ambientais associados ao uso de 
fertilizantes nitrogenados. Essas perdas podem ocorrer por meio de processos como volatilização 
de amônia, lixiviação de nitrato e emissão de óxido nitroso. 
 
7 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
A volatilização de amônia ocorre quando o amônio presente no solo é convertido em 
amônia gasosa (NH3) e liberado para a atmosfera. Esse processo é influenciado por fatores como 
temperatura, umidade, pH do solo e tipo de fertilizante utilizado (Rocha et al., 2019). É mais 
provável de ocorrer em solos alcalinos e em condições de alta temperatura e umidade. A perda 
de amônia por volatilização pode levar à redução da disponibilidade de nitrogênio para as plantas 
e contribuir para a formação de partículas finas de aerossóis e a poluição do ar (Rocha et al., 
2019). 
A lixiviação de nitrato ocorre quando o nitrato (NO3-) solúvel no solo é transportado pela 
água de chuva ou irrigação para camadas mais profundas do solo e pode atingir as águas 
subterrâneas. A lixiviação de nitrato é mais comum em solos arenosos ou em áreas com alto 
volume de chuvas, onde a infiltração de água é elevada (Sims et al., 2005). O excesso de nitrato 
lixiviado pode contribuir para a contaminação de águas superficiais e subterrâneas, bem como 
causar problemas ambientais, como a eutrofização de corpos d'água (Chen et al., 2008). 
A emissão de óxido nitroso (N2O) é outra forma significativa de perda de nitrogênio no 
sistema solo-planta-atmosfera. O N2O é um potente gás de efeito estufa e contribui para o 
aquecimento global. Sua formação ocorre principalmente durante o processo de desnitrificação, 
em que bactérias do solo convertem o nitrato em gases de N2O e N2 (Chen et al., 2019). A emissão 
de N2O é influenciada por fatores como disponibilidade de nitrato, teor de oxigênio no solo, 
umidade, temperatura e práticas de manejo agrícola (Farooq et al., 2022). O uso excessivo de 
fertilizantes nitrogenados, juntamente com práticas inadequadas de manejo do solo, pode 
aumentar as emissões de N2O. 
A compreensão dos processos que levam às perdas de nitrogênio no sistema solo-planta-
atmosfera e a adoção de estratégias de manejo adequadas são essenciais para a conservação do 
nitrogênio como recurso valioso, a melhoria da eficiência do uso de fertilizantes e a redução dos 
impactos ambientais negativos associados à sua perda para o ambiente. 
 
2.3 FONTES E AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE DE N 
 
As fontes de nitrogênio no solo são diversas e podem incluir fertilizantes nitrogenados, 
resíduos orgânicos, fixação biológica e depósitos atmosféricos. A avaliação da disponibilidade 
de nitrogênio nessas fontes é fundamental para garantir uma adequada fertilização do solo e 
 
8 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
otimizar a absorção de nitrogênio pelas plantas. Essa avaliação pode ser realizada por meio de 
análises químicas e biológicas. 
Os fertilizantes nitrogenados, como ureia, nitrato de amônio e sulfato de amônio, são 
amplamente utilizados para fornecer nitrogênio às plantas. Essas fontes sintéticas de nitrogênio 
são prontamente disponíveis para as plantas, podendo ser rapidamente absorvidas pelas raízes 
(Vieira, 2017). A escolha da fonte e da dose adequadas de fertilizantes nitrogenados depende das 
características do solo, do estágio de crescimento das plantas e das demandas nutricionais 
específicas da cultura (Fan et al., 2018). 
Os resíduos orgânicos, como estercos, restos de culturas e compostos orgânicos, são outra 
fonte importante de nitrogênio para o solo. A disponibilidade desse nitrogênio pode variar de 
acordo com o tipo de resíduo e seu estágio de decomposição (Liyanage et al., 2022). A liberação 
gradual de nitrogênio dos resíduos orgânicos ocorre por meio de processos de mineralização e 
imobilização, influenciados por fatores como a relação carbono/nitrogênio, temperatura, 
umidade e atividade microbiana do solo (Liyanage et al., 2022). 
Como dito anteriormente, a fixação biológica de nitrogênio é um processo realizado por 
certas espécies de bactérias que têm a capacidade de converter o nitrogênio atmosférico em 
formas disponíveis de nitrogênio no solo. Essas bactérias estabelecem uma simbiose com as 
plantas leguminosas, como a soja, o feijão e o trevo, fornecendo-lhes nitrogênio (Gaby; Buckley, 
2012). A fixação biológica de nitrogênio é influenciada por fatores como a presença de bactérias 
fixadoras de nitrogênio no solo, a disponibilidade de carboidratos nas raízes das plantas e a 
presença de outros nutrientes essenciais (Miransari, 2013). 
A avaliação da disponibilidade de nitrogênio no solo pode ser realizada por meio de 
análises químicas e biológicas. As análises químicas envolvem a determinação dos teores de 
nitrogênio total, nitrato, amônio e nitrogênio orgânico no solo, fornecendo informações sobre a 
concentração de nutrientes disponíveis para as plantas (Dong et al., 2019). Já as análises 
biológicas, como a determinação da atividade microbiana e da fixação biológica de nitrogênio, 
permitem avaliar a dinâmica do nitrogênio no solo e a contribuição dos microrganismos para a 
disponibilidade de nitrogênio (Liu et al., 2023). 
A combinação de informações obtidas por meio de análises químicas e biológicas é 
essencial para uma avaliação completa da disponibilidade de nitrogênio no solo e para a adoção 
 
9 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
de práticas de manejo adequadas que garantam uma nutrição eficiente das plantas e reduzam as 
perdas de nitrogênio para o ambiente. 
 
2.4 DEMANDA DE N PELAS CULTURAS E A INTERAÇÃO COM OUTROS NUTRIENTES 
 
A demanda de nitrogênio pelas culturas é influenciada por diversos fatores, incluindo a 
espécie vegetal, o estágio de crescimento e as condições ambientais. O nitrogênio desempenha 
um papel crucial no metabolismo das plantas, sendo essencial para o crescimento vegetativo, a 
produção de biomassa e a síntese de proteínas (Marschner, 2012). A quantidade de nitrogênio 
requerida pelas culturas varia amplamente e pode ser afetada por diferentes fatores, como o tipo 
de cultivo, a densidade de plantio, a disponibilidade de água e a fertilidade do solo (Cooney et 
al., 2022). 
A interação do nitrogênio com outros nutrientes também é de grande importância para o 
crescimento e desenvolvimento das plantas. O nitrogênio interage especialmente com nutrientes 
como fósforo, potássio e micronutrientes, influenciando sua absorção e utilização pelas plantas. 
A relação entre o nitrogênio e outros nutrientes é fundamental para otimizar a absorção e o 
aproveitamento eficiente dos nutrientes pelas plantas (Vieira, 2017). Por exemplo, a 
disponibilidade adequada de fósforo pode influenciar a eficiência de absorção de nitrogênio pelas 
plantas, enquanto o potássio desempenha um papel importante na regulação do transporte e 
assimilação de nitrogênio (Bredemeier; Mundstock, 2000). 
Estudos têm demonstrado que a deficiência ou o excesso de nitrogênio podem afetar 
negativamente o equilíbrio nutricional das plantas e comprometer seu crescimento e 
produtividade. Por exemplo, a falta de nitrogênio pode resultar em sintomas de clorose, redução 
do crescimento e menor produção de grãos (Moll et al., 1982). Por outro lado, altas doses de 
nitrogênio podem levar ao crescimento vegetativo excessivo, aumento da suscetibilidade a 
doenças e redução da qualidade dos produtos agrícolas (Chen et al., 2008). 
Portanto, é crucial fornecer às culturas a quantidade adequada de nitrogênio, levando em 
consideração suas necessidades específicas, a fim de garantir um crescimento saudável e uma 
produção sustentável. Estratégias de manejo nutricional, como a aplicação balanceada de 
fertilizantes nitrogenados em sincronia com as necessidades das culturas, têm sido recomendadas 
 
10 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
para otimizar a utilização de nitrogênio e minimizar os impactos ambientais associados ao seu 
uso (Chu et al., 2021). 
 
2.5 EFICIÊNCIA DO USO DO N DE FERTILIZANTES MINERAIS E ORGÂNICOS 
 
A eficiência do uso do nitrogênio de fertilizantes minerais e orgânicos é uma medida 
importante para avaliar a capacidade das plantas em utilizar efetivamente o nitrogênio fornecido, 
minimizando perdas e maximizando o rendimento agrícola. A eficiência do uso de fertilizantes 
de nitrogênio está relacionada à taxa de absorção, assimilação e utilização do nitrogênio pelas 
plantas, bem como à minimização de perdas por volatilização, lixiviação e desnitrificação. 
Estudos recentes têm investigado a eficiência do uso de fertilizantes minerais e orgânicos 
para melhorar a produtividade das culturase reduzir o impacto ambiental. Pesquisas têm 
comparado diferentes fontes de nitrogênio, como ureia, nitrato de amônio, adubos orgânicos e 
resíduos agrícolas, e avaliado seus efeitos na disponibilidade de nitrogênio para as plantas e no 
rendimento das culturas (Fageria et al., 2018; Sainju et al., 2010). 
Estudos têm mostrado que os fertilizantes orgânicos, como estercos, compostos e resíduos 
de culturas, podem melhorar a eficiência do uso de nitrogênio ao fornecerem não apenas 
nitrogênio, mas também outros nutrientes e matéria orgânica, que contribuem para a fertilidade 
do solo e a saúde das plantas (Reetz, 2017). Além disso, a adição de fertilizantes orgânicos pode 
aumentar a capacidade do solo em reter o nitrogênio, reduzindo as perdas por lixiviação e 
volatilização (Yan et al., 2023). 
No entanto, a eficiência do uso de fertilizantes orgânicos pode variar dependendo das 
características do solo, do tipo de fertilizante utilizado e das práticas de manejo adotadas. Por 
exemplo, a decomposição dos fertilizantes orgânicos pode ser influenciada pela umidade do solo, 
temperatura, pH e presença de microrganismos do solo (Reetz, 2017). 
Quanto aos fertilizantes minerais, estratégias de manejo adequadas, como a aplicação 
fracionada, a escolha da fonte de nitrogênio mais adequada e o uso de inibidores de nitrificação, 
podem aumentar a eficiência do uso de fertilizantes minerais e reduzir as perdas de nitrogênio 
(Dong et al., 2022). 
Sabendo disso, a seleção cuidadosa da fonte de nitrogênio, a adoção de práticas de manejo 
adequadas e a integração de fertilizantes minerais e orgânicos podem ser estratégias eficazes para 
 
11 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
melhorar a eficiência do uso do nitrogênio, maximizar a produtividade das culturas e reduzir os 
impactos ambientais associados à sua utilização. 
 
2.6 MANEJO DA ADUBAÇÃO NITROGENADA 
 
O manejo adequado da adubação nitrogenada desempenha um papel crucial no aumento 
da eficiência do uso de nitrogênio pelas plantas, visando maximizar o rendimento agrícola e 
reduzir as perdas de nitrogênio para o meio ambiente. Para isso, é necessário considerar fatores 
como a dose, a época e a forma de aplicação do fertilizante nitrogenado, levando em conta as 
necessidades específicas das culturas e as características do solo. 
Estudos recentes têm fornecido insights importantes sobre o manejo da adubação 
nitrogenada, trazendo resultados significativos para orientar práticas mais eficientes e 
sustentáveis. Um aspecto relevante é determinar a dose adequada de nitrogênio a ser aplicada, 
considerando as características do solo e as necessidades nutricionais das culturas. Pesquisas 
demonstraram que doses excessivas podem resultar em perdas significativas por lixiviação e 
volatilização, além de aumentar os custos de produção (Abalos et al., 2020). Por outro lado, doses 
insuficientes podem limitar o crescimento das plantas e reduzir o rendimento (Lopes et al., 2017). 
Portanto, a definição de doses de adubação otimizadas é fundamental para garantir uma nutrição 
adequada das plantas e reduzir os impactos ambientais. 
Outro aspecto importante é a época de aplicação do fertilizante nitrogenado. Estudos têm 
mostrado que a sincronização entre a demanda das culturas por nitrogênio e a disponibilidade do 
nutriente no solo pode influenciar seu aproveitamento pelas plantas. A aplicação em momentos 
críticos de demanda, como durante a fase de crescimento vegetativo ativo, pode melhorar a 
absorção e a utilização eficiente do nutriente (Reetz, 2017). 
A forma de aplicação do fertilizante nitrogenado também desempenha um papel relevante 
na eficiência de uso. Diferentes formas de fertilizantes têm sido estudadas, como fertilizantes de 
liberação controlada, fertilizantes de cobertura e fertilizantes de aplicação localizada. Pesquisas 
têm mostrado que a aplicação localizada do nitrogênio, próxima às raízes das plantas, pode 
melhorar sua eficiência de uso, reduzindo as perdas por lixiviação e volatilização (Reetz, 2017). 
O uso de tecnologias avançadas, como a aplicação em taxa variável com base na demanda das 
 
12 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
culturas, também tem demonstrado potencial para melhorar a eficiência do uso de nitrogênio em 
diferentes sistemas de produção (Hurtado et al., 2008). 
É importante ressaltar que o manejo da adubação nitrogenada deve ser adaptado às 
condições específicas de cada sistema de produção, considerando as características do solo, o 
clima e as particularidades das culturas cultivadas. Além disso, a avaliação regular do status 
nutricional das plantas e a monitorização das perdas de nitrogênio no solo são fundamentais para 
ajustar as práticas de manejo e maximizar a eficiência do uso do nitrogênio. 
 
3 METODOLOGIA 
 
A metodologia adotada consistiu em realizar uma revisão bibliográfica abrangente e 
integrada para analisar os processos envolvidos na dinâmica do nitrogênio no sistema solo-
planta-atmosfera. Para atingir esse objetivo, foi realizada análise e seleção criteriosa de estudos 
científicos publicados nos últimos dez anos. 
A coleta de dados foi realizada por meio de pesquisas em bases de dados acadêmicas, 
como EMBRAPA, google scholar, Web of Science, SciELO e Periódico Capes, utilizando 
palavras-chave relevantes como: dinâmica do nitrogênio no solo, formação e transformação de 
diferentes formas de nitrogênio, interações com nutrientes e microrganismos do solo, bem como 
fatores que influenciam a eficiência do uso de fertilizantes nitrogenados. 
O período de seleção da literatura abrangeu maio de 2023 a abril de 2024. A análise dos 
dados envolveu a categorização e síntese dos estudos selecionados, identificando os principais 
processos, interações e fatores que influenciam a dinâmica do nitrogênio no solo identificando a 
disponibilidade de nitrogênio no solo e sua relação com as práticas de manejo, incluindo a 
adubação nitrogenada. A revisão bibliográfica foi redigida seguindo uma estrutura, que inclui 
introdução, objetivos, metodologia, resultados e discussão e considerações finais. 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Diversos estudos têm sido realizados para analisar a influência do nitrogênio na 
produtividade das culturas, considerando sua relação direta com o desenvolvimento da biomassa, 
o tamanho e o número de folhas, a formação de grãos/frutos e a qualidade dos produtos colhidos. 
 
13 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
Moreno et al. (2019) avaliaram o crescimento do milho cultivar AL Bandeirante em 
resposta à aplicação de rizobactéria (Azospirillum brasilense) nas sementes e/ou folhas, 
combinada ou não com adubo nitrogenado no solo durante a semeadura. Os resultados mostraram 
que a adubação nitrogenada resultou em aumento nas massas do colmo (11,1%), da parte aérea 
(13,3%) e total da planta (11,3%), assim como no acúmulo de nitrogênio na parte aérea do milho 
(13,0%) (tabela 1). Esses resultados destacam a importância do nitrogênio para a cultura, 
indicando que sua disponibilidade desde os estágios iniciais de desenvolvimento das plantas é 
essencial. 
 
Tabela 1 – Efeito do nitrogênio nas massas do colmo, da parte aérea e total da planta seca (MCS, MPAS e MTPS) 
e do nitrogênio acumulado na parte aérea (NAPA) do milho AL Bandeirante. 
Nitrogênio 
MCS MPAS MTPS NAPA 
----------------------- g ---------------------- mg 
Ausência 40,09 b 78,60 b 90,64 b 1367,07 b 
Presença 44,55 a 89,06 a 100,88 a 1545,24 a 
CV (%) 17,22 16,55 16,72 19,23 
Média seguidas por mesma letra na coluna não diferem (p<0,05) entre si pelo teste F. 
Fonte: Moreno et al., 2019. 
 
A partir dos resultados propostos, os autores puderam inferir que a adubação nitrogenada 
do solo em dose correspondenteà 30 kg ha-1 na semeadura aumenta o crescimento das plantas e 
o acúmulo de nitrogênio no milho AL Bandeirante (Moreno et al., 2019). 
Por outro lado, a inoculação da bactéria A. brasilense não demonstrou efeitos 
significativos nas variáveis analisadas, como altura da planta, diâmetro basal do colmo, 
nitrogênio acumulado na parte aérea e massas das folhas, do colmo, da parte aérea, da raiz e total 
(Moreno et al., 2019). 
Em contraste, Souza et al., (2018), avaliaram a eficiência do uso de inoculante 
(Bradyrhizobium japonicum BR 3262) em relação a adubação nitrogenada e ao nitrogênio do 
solo na produtividade de duas cultivares (IPA 207 e BRS Tumucumaque) e uma variedade de 
feijão-caupi (manteiguinha) e observaram que com a inoculação da bactéria, houve maior 
incremento na produtividade a cultivar BRS Tumucumaque. 
Em relação às diferentes fontes de nitrogênio para a cultura do milho, Rodrigues et al. 
(2018) observaram que a aplicação de diferentes fontes não diferiu significativamente na massa 
seca, exceto para o tratamento sem adição de nitrogênio. O tratamento com a fonte Cooper N não 
diferiu significativamente das fontes Ureia, Super N e Nitromag, nem da testemunha. Para a 
 
14 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
variável rendimento de grãos, as diferentes fontes de nitrogênio não diferiram significativamente 
entre si, exceto para a testemunha. O tratamento Cooper N apresentou rendimento de grãos maior 
que a testemunha, porém inferior aos demais tratamentos (Tabela 2). 
 
Tabela 2 – Rendimento de grãos (kg ha-1), massa verde (kg ha-1) e massa seca (kg ha-1) da cultura do milho (Zea 
mays) submetida a diferentes fontes nitrogenadas em cobertura. Palma Sola/SC, 2017. 
Tratamento 
Massa verde Massa seca Rendimento 
kg ha-1 
Ureia 75520 A 16680 A 18643,97 A 
Super N 81880 A 18240 A 18240,51 A 
Cooper N 70060 A 15600 AB 15569,90 AB 
Nitromag 76800 A 18240 A 18205,91 a 
Testemunha 50800 A 12440 B 12411,91 B 
Média 70412 B 16640 16607,16 
CV (%) 10,69 16,86 16,86 
Médias seguidas de mesma letra na vertical não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey 5% de 
probabilidade de erro. 
Fonte: Rodrigues et al., 2018 
 
A aplicação de diferentes fontes de nitrogênio não diferiu significativamente entre si para 
a variável rendimento de grãos da cultura do milho, com a exceção da testemunha. O tratamento 
Cooper N teve rendimento de grãos maior que a testemunha, inferior aos demais tratamentos, 
porém, estatisticamente igual 
Estudos como o de Guareschi et al. (2013) mostraram que a aplicação de adubação 
nitrogenada foi significativamente positiva para as variáveis de massa verde e massa seca, 
indicando que a ausência de adubação nitrogenada afeta negativamente o desenvolvimento do 
milho e, consequentemente, seu rendimento. No entanto, mesmo sem a adição de nitrogênio em 
cobertura, a produtividade da testemunha não foi considerada baixa, alcançando 12440 kg/ha de 
massa seca. 
A dinâmica do N no sistema solo-planta-atmosfera é muito variável, pois é influenciada, 
principalmente pelo manejo, sistema de cultivo, fonte do nutriente e pelas condições 
edafoclimáticas (Santos et al., 2010). E devido a essa complexidade que trabalhos envolvendo 
nitrogênio podem apresentar diferentes resultados, portanto, para se ter um diagnóstico preciso 
se requer anos de estudos, devido à alta mobilidade e perdas do nutriente. 
 
 
15 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
O manejo adequado do nitrogênio no sistema solo-planta-atmosfera é essencial para 
otimizar a produtividade das culturas, garantir uma nutrição balanceada das plantas e reduzir 
potenciais impactos ambientais, como a lixiviação de nitratos para os recursos hídricos e a 
emissão de gases de efeito estufa. 
Estratégias de fertilização nitrogenada, monitoramento da disponibilidade de nitrogênio 
no solo e práticas de manejo sustentáveis são importantes para maximizar as produtividades das 
culturas de forma eficiente e sustentável. 
 
 
16 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
REFERÊNCIAS 
 
ABALOS, D. et al. Meta-analysis of the effect of urease and nitrification inhibitors on crop 
productivity and nitrogen use efficiency. Agriculture, Ecosystems & Environment, v. 189, n. 
1, p. 136-144, 2014. 
 
ARAUJO, T. S. et al. Biomassa e atividade microbiana em solo cultivado com milho 
consorciado com leguminosas de cobertura. Revista de Ciências Agrárias, v. 42, n. 2, p. 347-
357, 2019. 
 
BERDUGO, S. E. Fixação biológica de N2 e diversidade de bactérias diazotróficas numa 
floresta de restinga. 2012. Dissertação (Mestrado em Ciências). - Escola superior de 
agricultura “Luís de Queiroz”, São Paulo, 2012. 
 
BOUWMAN, A. F. et al. Modeling global annual N2O and NO emissions from fertilized 
fields. Global Biogeochemical Cycles, v. 16, p. 1-9, 2002. 
 
BREDEMEIER, C.; MUNDSTOCK, C. M. Regulação da absorção e assimilação do nitrogênio 
nas plantas. Ciência rural, v. 30, n. 2, p. 365-372, 2000. 
 
BUTTERBACH-BAHL, K. E. et al. Nitrous oxide emissions from soils: how well do we 
understand the processes and their controls? Philosophical Transactions of the Royal Society 
B: Biological Sciences, v. 368, n. 1, p. 1-13, 2013. 
 
CHEN, D. et al. N2O emissions from agricultural lands: A synthesis of simulation approaches. 
Plant and Soil, v. 309, p. 169-189, 2008. 
 
CHEN, R. et al. Soil moisture modulates soil–microbe–root interactions in the rhizosphere of 
maize. Journal of Experimental Botany, v. 70, p. 4611-4625, 2019. 
 
CHU, Q. et al. Optimization of nitrogen fertilization for maximizing nitrogen use efficiency 
and yield in rice. Agronomy, v. 11, p. 111, 2021. 
 
COONEY, D. R. et al. Biomass Production and Nutrient Removal by Perennial Energy Grasses 
Produced on a Wet Marginal Land. BioEnergy Research, v. 16, p. 886-897, 2022. 
 
DONG, L. et al. Effects of different forms of nitrogen addition on microbial extracellular 
enzyme activity in temperate grassland soil. Ecological processes, v. 11, n. 36, p. 1-8, 2022. 
 
DONG, W. et al. Soil nitrogen availability after organic amendments: A review. Plant and 
Soil, v. 441, p. 1-20, 2019. 
 
FAGERIA, N. K. et al. Nutrient use efficiency in crops: Concepts, approaches, and 
advances. CRC Press, 2018. 
 
FAN, Y. et al. Dynamics of nitrogen forms and transformations in soil following organic and 
inorganic fertilization: A review. Soil Biology and Biochemistry, v. 125, p. 205-213, 2017. 
 
17 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
 
FAROOQ. M. S. et al. Recent trends in nitrogen cycle and eco-efficient nitrogen management 
strategies in aerobic rice system. Frontiers in Plant Science, v. 25, n. 13, p. 960641, 2022. 
 
GABY, J. C; BUCKLEY, D. H. A comprehensive evaluation of PCR primers to amplify the 
nifH gene of nitrogenase. PloS One, v. 7, n. 7, p. 1-12, 2012. 
 
GALLOWAY, J. N. et al. Nitrogen cycles: past, present, and future. Biogeochemistry, v. 70, 
n. 2, p. 153-226, 2004. 
 
GUARESCHI, R.F. et al. Produtividade de milho submetido à aplicação de ureia revestida por 
polímeros. Global Science Technology, v.6, p. 31-37, 2013. 
 
HURTADO, S. M. C. et al. Agricultura de precisão: possibilidades de manejo da adubação 
nitrogenada para o milho no cerrado. Embrapa Cerrados, DF, 2008. 
 
ISSA, A. A. et al. Nitrogen Fixing Cyanobacteria: Future Prospect. In. OHYAMA, T. 
Advances in Biology and Ecology of Nitrogen Fixation. Printed in Croatia, 2014. 
 
LEHTOVIRTA-MORLEY, L. E. et al. Isolation of 'Candidatus Nitrosocosmicus franklandus', 
a novel ureolytic soil archaeal ammonia oxidiser with tolerance to high ammonia concentration. 
FEMS microbiology ecology, v.92, p. 157, 2016. 
 
LIU, S. et al. A critical review of the central role of microbial regulation in the nitrogen 
biogeochemical process: New insights for controlling groundwater nitrogen contamination. 
Journal of Environmental Management, v. 328, 2023. 
 
LIU, X. et al. Enhanced nitrogen deposition over China. Nature, v. 494, p. 459-462, 2013. 
 
LIYANAGE, M. et al. Consequences of nitrogen mineralization dynamics for soil health 
restoration of degraded tea-growing soil using organic amendments. Chilean Journal of 
Agricultural Research, v. 82, n. 2, p. 199-210, 2022. 
 
LOPES, L. O. Nitrogênio e potássio na adubação de cobertura do algodoeiro em latossolos com 
diferentes teores de argila. Comunicata Scientiae, v. 8, p. 287-295, 2017. 
 
MARSCHNER, P. Marschner's mineral nutrition of higher plants. Academic Press, 2012. 
 
MIRANSARI, M. Soil microbes and the availability of soil nutrients. Acta Physiologiae 
Plantarum, v. 35, p. 3075-3084, 2013. 
 
MOLL, R. H. et al. Analysis and interpretation of factors which contribute to efficiency of 
nitrogen utilization. Agronomy Journal, v. 74, p. 562-564, 1982. 
 
MORENO, A. L. et al. Crescimento do milho em resposta a Azospirillum brasilense e 
nitrogênio. Revista Ibero Americana de Ciências Ambientais, v. 10, p. 287-294, 2019. 
 
https://www.sciencedirect.com/journal/journal-of-environmental-management
 
18 Contribuciones a Las Ciencias Sociales, São José dos Pinhais, v.17, n.6, p. 01-18, 2024 
 
 jan. 2021 
OLIVEIRA, A. P. S. et al. Volatilização de amônia após aplicação de ureia em cobertura 
no milho safrinha na Amazônia Mato-Grossense. Embrapa Agrossilvipastoril, 2018. 
 
PHILIPPOT, L. et al. Going back to the roots: the microbial ecology of the rhizosphere. 
Nature Reviews Microbiology, v. 11, p. 789-799, 2013. 
 
POVOS, M. B. et al. Podem as diferenças na abundância natural de 15 N ser utilizadas para 
quantificar a transferência de azoto das leguminosas para espécies de plantas vizinhas não 
leguminosas? Biologia e Bioquímica do Solo, v. 87, p. 97 - 109, 2015. 
REETZ, H. F. Fertilizantes e seu uso eficiente. São Paulo: ANDA, 2017. 
 
ROCHA, A. A. et al. Ammonia Volatilization from Soil-Applied Organic Fertilizers. Revista 
Brasileira de Ciência do Solo, v. 43, 2019. 
 
RODRIGUES, F. J. et al. Eficiência Agronômica da Cultura do Milho Sob Diferentes Fontes 
de Nitrogênio em Cobertura. Uniciências, v. 22, n. 2, p.66-70, 2018. 
 
SAINJU, U. M. et al. Tillage, cropping sequence, and nitrogen fertilization effects on soil 
carbon and nitrogen dynamics and grain sorghum yield. Journal of Soil and Water 
Conservation, v. 39, p. 935-945, 2010. 
 
SANTOS, M.M. et al. Épocas de aplicação de nitrogênio em cobertura na cultura do milho em 
plantio direto, e alocação do nitrogênio (15N) na planta. Revista Brasileira de Ciências do 
Solo, v.34, p.1185-1194, 2010. 
 
SIMS, J. T. et al. Nutrient management for intensive animal agriculture: Policies and practices 
for sustainability. Soil Use and Management, v. 21, p. 141 - 151, 2005. 
 
SOUZA, W. N. et al. Resposta do feijão-caupi à inoculação de Bradyrhizobium japonicum, 
adubação nitrogenada e nitrogênio do solo. Agroecossistemas, v. 10, p. 298–308, 2018. 
 
VIEIRA, R. F. Ciclo do nitrogênio em sistemas agrícolas. Embrapa, 2017. 
 
VITOUSEK, P. M. et al. Human alteration of the global nitrogen cycle: sources and 
consequences. Ecological applications, v. 7, p. 737-750, 1997. 
 
YAN, B. et al. Biochar amendments combined with organic fertilizer improve maize 
productivity and mitigate nutrient loss by regulating the C–N–P stoichiometry of soil, 
microbiome, and enzymes. Chemosphere, v. 324, 2023. 
https://www.scielo.br/j/rbcs/a/5tVVtfC7ZyC5dpTn5dV7JLk/?lang=en
https://www.scielo.br/j/rbcs/a/5tVVtfC7ZyC5dpTn5dV7JLk/?lang=en
https://www.sciencedirect.com/journal/chemosphere