Nutrição

O principal macronutriente para as plantas

O Nitrogênio (N) é um elemento que compõe, na forma de Nitrogênio (N₂), 79% do ar atmosférico que respiramos. Após o Carbono e o Oxigênio, o Nitrogênio é o elemento mais exigido pelas plantas. Considerado um macronutriente essencial, ele faz parte de diversas estruturas, atuando diretamente como componente das células vegetais (inclusive a clorofila), aminoácidos e ácidos nucleicos (RNA, DNA).  Mas, apesar da atmosfera ser uma fonte naturalonde encontramos o N na forma gasosa, este não pode ser diretamente aproveitado pela maioria das plantas – apenas por algumas leguminosas (como feijão e soja) que desenvolvem estruturas específicas para isso (nódulos radiculares), por meio da Fixação Biológica de Nitrogênio a partir do auxílio de microrganismos. Entretanto, fundamentalmente para que o aproveitamento do N ocorra, é necessária uma transformação prévia para as formas amoniacal (NH₄⁺) e nítrica (NO₃^–), que são assimiladas pelas plantas.

Ciclo do Nitrogênio na natureza

Essas duas formas disponíveis para a absorção das plantas são em partes supridas pela reserva mineral do solo, que pode ter suas variações nos teores a depender do tipo de solo, região, teor de matéria orgânica, clima, vegetação. Mas para que a cultura atinja seu máximo potencial produtivo, a exigência deste nutriente tão importante deve ser atendida também pelo fornecimento de fontes nutricionais aplicadas via raízes ou folhas.

Na agricultura existem diversas fontes com o intuito de fornecer Nitrogênio, seja na forma amídica (NH₂ – ureia), amoniacal (NH₄⁺) ou nítrica (NO₃^–), cada uma com suas características físico-químicas, que influenciam diretamente no manejo a ser realizado. Por isso, é importante conhecer e entender tais características, como elas influenciam no manejo e nas respectivas respostas das plantas. Logo ao conhecê-las, permite-se uma série de conveniências como:

O Nitrogênio apresenta elevado dinamismo no ambiente e variação de formas, possuindo alta mobilidade no solo: devido a este fator é também um elemento que está muito suscetível à lixiviação para as camadas mais profundas, onde as raízes não conseguem absorver. As transformações no solo são realizadas e mediadas por microrganismos. Desta forma, nesse capítulo vamos entender quais são essas características, sua relação com o ambiente e como fornecer o Nitrogênio de maneira eficiente para seu cultivo.

Funções do Nitrogênio e resposta das plantas

O Nitrogênio possui diversas funções no metabolismo das plantas durante todo o ciclo, é o componente principal de todas as proteínas (incluindo todas as enzimas), aminoácidos e ácidos nucleicos e clorofila:

Como mencionado anteriormente, o Nitrogênio é um macronutriente primário, portanto, é demandado durante todo o ciclo das culturas. Desta forma, a deficiência no seu fornecimento durante qualquer fase pode causar a redução do potencial produtivo, podendo ser observados por meio de sintomas com reflexos da sua carência nas plantas: o mais comum que é o amarelecimento das folhas mais velhas (isso devido à sua mobilidade na planta e à sua capacidade de ser redistribuído para os sítios de crescimento).

Entretanto, durante algumas fases do ciclo da cultura, este elemento tem um pico de demanda, principalmente durante o desenvolvimento inicial de raízes e parte aérea, visto que o Nitrogênio é essencial para o crescimento e continuidade dos processos que englobam a formação estrutural vegetal. Além do mais, o elemento tem suas implicações no que tange a relação Nitrogênio:Potássio (relação N:K), imprimindo um comportamento mais vegetativo quando este é ajustado em proporções mais elevadas em relação ao Potássio. Logo, a deficiência no fornecimento deste elemento, principalmente na fase vegetativa da planta onde ela necessita de um start para o crescimento, pode acarretar no atraso do desenvolvimento da parte fotossinteticamente ativa e, consequentemente, afetar a produtividade final da cultura.

Devemos ressaltar que, assim como a deficiência no fornecimento de Nitrogênio, o excesso deste macronutriente e principalmente o desequilíbrio com o Potássio na relação N:K também pode resultar em perdas na produtividade final.

Apesar de ter maior exigência na fase vegetativa do ciclo, o Nitrogênio também é muito importante nas fases de enchimento de órgãos de reserva (grãos, frutos, tubérculos, bulbos). Isso porque, mesmo em menor quantidade, ele é essencial para a definição no tamanho do produto final comercializado, tendo relação direta com a classificação e padronização dos mesmos. Por isso a importância no seu ajuste tanto na proporção oferecida de Nitrogênio, assim como também em relação ao Potássio (viés da Relação N:K), de acordo com cada etapa de desenvolvimento da planta, de modo que ela seja oferecida em equilíbrio ao longo de todo o ciclo (sem déficit e ausência) e na medida certa às demandas metabólicas e objetivos de crescimento e de produção da planta.

Como o Nitrogênio é absorvido pelas plantas?

Uma das formas de aproveitamento do Nitrogênio pelas plantas é por meio da Fixação Biológica (FBN), onde ocorre a transformação do N atmosférico (N₂) para as formas combinadas, como Amônia (NH₃), por meio da ação de microrganismos do solo, especialmente as chamadas bactérias diazotróficas. Particularmente, um grupo específico de bactérias diazotróficas, os Rizóbios, podem estabelecer relações de simbiose com espécies vegetais, em especial as leguminosas (ex.: soja, feijão e amendoim). E é justamente em ocasião desta associação que observamos a formação de nódulos radiculares em função de sua colonização e por onde passam os processos de fixação do N. Nessa simbiose os microrganismos (rizóbio) utilizam a planta (leguminosa) como fonte de carbono, enquanto liberam o N fixado que será convertido em N orgânico e aproveitado pela planta ou liberado como N inorgânico (reduzido a NH₄⁺). Isso tudo é possível em virtude destas bactérias possuírem um complexo enzimático chamado Nitrogenase, que catalisa a conversão do N₂ a amônia, possibilitando o aproveitamento dos mesmos pelas plantas.

Mas levando em consideração o Nitrogênio que a maioria das espécies vegetais obtém por meio do solo e via aplicação foliar, quais são as formas que as plantas conseguem absorver e assimilar este nutriente? Como mencionamos na primeira parte desse material, o Nitrogênio é prontamente disponível para as plantas nas formas dos íons nitrato (NO₃^–), que é sua forma preferencial de absorção, e amônio (NH₄⁺), os quais podem ser fornecidos por diversas fontes nutricionais. Uma outra forma muito comumente aplicada é o Nitrogênio amídico (NH₂), fornecido por meio da ureia, uma das fontes mais utilizadas na agricultura.

É importante salientar que a forma amídica (NH₂) não é diretamente aproveitada pelas plantas: isso porque o NH₂ não é uma forma iônica do elemento. Para que esse Nitrogênio da ureia seja disponibilizado, ele precisa passar por uma transformação, processo este que é realizado por microrganismos do solo. Essa transformação se dá pelo processo de formação de amônio (NH₄⁺), forma que a planta é capaz de absorver, a partir da reação entre amônia (NH₃) e água (conforme reação I e II abaixo). Além disso, a aplicação do N amídico é suscetível a perdas do Nitrogênio por volatilização (para sua forma gasosa) devido a esta primeira formação em amônia após a solubilização da ureia pela água. A transformação de amônia em amônio é reversível e depende do pH do meio: em pH abaixo de 6 em água, forma-se amônio (NH₄⁺). Quando o pH for acima de 8, forma-se amônia (NH₃), forma volátil.

Quando há a formação do amônio, as plantas já são capazes de absorvê-lo. Mas ainda no solo, esse amônio também pode passar por outro processo de transformação para chegar em sua forma nítrica (NO₃^–), a partir da reação de nitrificação, que também é realizada por intermediação de microrganismos do solo:

As fontes nutricionais que conhecemos hoje podem fornecer o Nitrogênio tanto na forma amídica (no caso da ureia), amoniacal ou nítrica, e as plantas podem expressar diferentes respostas à aplicação de cada uma delas, além do comportamento das mesmas com o ambiente. Como já vimos quais os efeitos da forma amídica no solo, vamos entender em seguida a do amônio e do nitrato:

• Amônio (NH₄⁺)

O Nitrogênio amoniacal (NH₄⁺) é absorvido pelas raízes por fluxo de massa, ou seja, pelo processo de evapotranspiração das plantas. Este íon em altas concentrações pode ser tóxico para as mesmas, por isso as células vegetais evitam essa toxidade por meio da rápida conversão deste íon (NH₄⁺) em aminoácidos. Isso porque dentro da planta o Nitrogênio pode ser transportado para as áreas de crescimento sob outras formas, como nitrato ou propriamente já com formação de aminoácidos, os quais não trazem as inconveniências relativas à toxicidade do amônio no viés da fisiologia da planta. Assim então ele deve ser assimilado rapidamente e convertido em estruturas antes de tudo, para assim ser aproveitado como uma fonte potencial de N. Em prática o amônio é incorporado por esqueletos de carbono e sintetizado preferencialmente por meio das enzimas Glutamina Sintetase e Glutamato Sintase (GS-GOGAT).

Devido a essa rápida assimilação do amônio, quando essa forma de Nitrogênio é aportada na nutrição, a planta tende a ter um rápido crescimento das estruturas vegetativas. Em condições de excesso de amônio e aliado ao eventual desequilíbrio com o Potássio, como também a depender das condições ambientais (quente e nublado, por exemplo), a planta poderá ter um crescimento exacerbado de suas estruturas, “viçando” demais as folhas, circunstância que potencializa a maior susceptibilidade a doenças foliares. Por isso, essa forma de Nitrogênio é mais indicada para os estádios fenológicos iniciais das culturas, sendo que assim há um input de crescimento inicial mais rápido.

Além do mais, por ser um cátion (íon de carga positiva), o amônio tem sinergia de absorção com elementos de cargas negativas, como fosfatos, sulfatos e nitratos, melhorando a eficiência de absorção destes nutrientes. Mas é necessária atenção, pois o amônio também pode ter uma relação de antagonismo com outros cátions (íons de carga positiva), como Cálcio, Magnésio e Potássio, macronutrientes essenciais para o metabolismo vegetal, principalmente quando houver um desequilíbrio na solução do solo entre esses nutrientes.

Além da interação de antagonismo quando há desequilíbrio entre cátions, durante o processo de absorção do amônio pelas raízes há uma tendência de acidificação do sistema radicular e da solução do solo, pois para manter a eletroneutralidade da planta, há liberação de prótons (H⁺). Além do processo de absorção, a própria reação de nitrificação também libera prótons H⁺ para o solo, contribuindo para que ao longo do tempo haja a diminuição do pH, fato que pode até alterar a disponibilidade de outros nutrientes. O amônio é altamente móvel no solo, mas por ter carga positiva, os riscos de perda por lixiviação são menores devido ao seu poder de adsorção aos coloides.

• Nitrato (NO₃^–)

Assim como o amônio, o Nitrogênio nítrico também é absorvido pelas raízes das plantas por meio do processo de fluxo de massa, porém contra um gradiente eletromagnético. Isso significa que a planta tem um certo gasto de energia para cada quantidade de nitrato absorvido. Mas diferentemente do amônio, a absorção do nitrato alcaliniza o meio em que as raízes se encontram, ou seja, há o aumento do pH. Isso porque ao absorver o ânion NO₃^– , a planta absorve cátions como K⁺ e Mg²⁺, associados à entrada de H⁺. Durante esse processo, a excreção de OH^– ou HCO₃^–  aumenta o pH externo, portanto, seu uso de forma equilibrada e regular diminui as necessidades de correção de acidez com calcário.

Após sua absorção, o nitrato é reduzido a nitrito (NO₂^–) e depois convertido a NH₄⁺ para então ser incorporado a aminoácidos e proteínas. Como o nitrato não é tóxico para as plantas, ele pode ser assimilado já nas raízes, melhorando o desenvolvimento das mesmas, ou pode também ser translocado pelo xilema para as folhas e aí então ser convertido em aminoácidos e proteínas e redistribuídos para os sítios de rápido crescimento das plantas (folhas, meristemas, raízes) e órgãos de reserva. Além disso, por não ter toxicidade como o amônio, ele pode ser acumulado como reserva nos vacúolos das células vegetais. Assim, quando há aplicação de nitrato na nutrição do cultivo, as plantas conseguem ter um crescimento vegetativo mais cadenciado, ou seja, mais estruturado e equilibrado.

Esse crescimento mais estruturado também é possível pelo fato de que, por ser um íon de carga negativa, o nitrato tem sinergia de absorção com cátions, como Potássio, Cálcio e Magnésio, aumentando a eficiência de absorção destes. Atenção à lixiviação: também por ter carga negativa, ele tem menor adsorção no solo e pode ser facilmente lixiviado para as camadas mais profundas do perfil do solo.

As fontes nutricionais de Nitrogênio

Existem diversas fontes nitrogenadas na agricultura, tanto as sintéticas, fabricadas a partir de reações químicas, quanto as orgânicas, onde geralmente utiliza-se resíduos de produção animal (esterco de gado, esterco de galinha). Neste capítulo vamos falar principalmente das fontes sintéticas e sua relação com o ambiente e resposta das plantas às aplicações.

• Ureia (CO (NH₂ )₂)

A ureia é uma das fontes nitrogenadas mais utilizadas na agricultura. Isso por conta de seu baixo investimento, além do alto teor de Nitrogênio em sua composição (45%). Mas apesar de ter essa alta concentração de N, é importante salientar que, como citamos anteriormente, a forma de N aportada por essa fonte é amídica, tendo que passar pelas reações de transformações para assim ser absorvida: processo no qual podem ocorrer perdas por volatilização quando aplicada via solo, diminuindo sua eficiência de absorção, além da acidificação do mesmo.

Quando aplicada via solo (via fontes granuladas) deve-se evitar sua aplicação em cobertura em dias muito quentes para não ocorrer queima de folhas. Essa fonte também é encontrada como hidrossolúvel, tendo como característica um índice salino de 75%.

• Sulfato de Amônio ((NH₄)₂SO₄)

É uma fonte de Nitrogênio amoniacal, portanto indicado para solos pouco ácidos (pois causa acidificação) e pobres em enxofre ou para culturas mais exigentes em enxofre. Em solos de pH alcalino pode ocorrer perdas por volatilização. É encontrado na forma hidrossolúvel (aplicável em fertirrigação), e sua composição é de 21% de Nitrogênio – 100% amoniacal, e 22 a 24% de Enxofre, tendo um índice salino de 69%.

• Nitrato de Amônio (NH₄NO₃)

O nitrato de amônio é uma fonte que possui em sua composição 33% de Nitrogênio, sendo metade desta na forma nítrica e metade na forma amoniacal. Com isso, ele consegue estabelecer uma sinergia de absorção entre ele e com outros nutrientes também, como Cálcio, Potássio e Magnésio (em relação ao nitrato), e sulfatos e fosfatos (em relação ao amônio). Pode ser encontrado no mercado na forma granulada e hidrossolúvel, tendo 105% de índice salino.

Essa fonte entrega as duas formas de Nitrogênio disponíveis para a absorção das plantas, porém não é recomendado a sua utilização em fases reprodutivas. Isso porque nas fases reprodutivas, principalmente de enchimento de órgãos de reserva, as plantas são altamente exigentes em Potássio (K⁺) e Cálcio (Ca²⁺). Desta forma, é mais recomendado que se aplique o Nitrogênio na forma nítrica, o qual tem relação de sinergia com esses cátions, melhorando a eficiência de absorção dos mesmos. Já o amônio pode acarretar em antagonismo a esses cátions pois também possui carga positiva, o que pode prejudicar o enchimento e a qualidade final do produto comercializado.

• Nitrato de Cálcio (Ca(NO₃)₂)

Fonte de 15,5% de Nitrogênio, estando este 100% na forma nítrica, com alta solubilidade e mobilidade no solo, sendo a forma preferencial de absorção pelas plantas, não sendo necessário passar por transformações no solo, pois ele se encontra na forma prontamente disponível.

 Além de Nitrogênio, ele é composto por 18,5% de Cálcio, outro macronutriente essencial para o desenvolvimento das plantas, o qual tem como função principal a composição da parede celular e ligação direta com o desenvolvimento de raízes e qualidade do produto final: por este motivo é recomendado principalmente para as fases finais do ciclo das culturas.

Além de já entregar o Cálcio, o nitrato propicia o sinergismo com outros cátions da solução do solo, como Potássio e Magnésio. Ele pode ser encontrado nas formas granulada e hidrossolúvel, com um índice salino de 95%. É amplamente utilizado na fertirrigação por ter uma boa solubilidade.

• Nitrato de Potássio (KNO₃)

O Nitrato de Potássio também é uma fonte de N na forma 100% nítrica, com garantia de 12% deste nutriente. Além disso, possui 45% de Potássio em sua composição e 1,2% de Enxofre quando hidrossolúvel, com um baixo índice salino (74%) e alta solubilidade, e 46% de Potássio quando na sua forma granulada.

O Potássio é um macronutriente essencial para o metabolismo das plantas: dentre diversos processos em que está envolvido, tem influência direta no peso do produto final pois está ligado à translocação de carboidratos gerados pela fotossíntese para os drenos ou órgãos reprodutivos e de reserva. Por isso, ele facilita o estabelecimento da relação N:K durante o ciclo da cultura. Além disso, é uma fonte livre de Cloro, microelemento que apesar de atender aos critérios de essencialidade, em excesso causa estresse salino às plantas e pode competir pela absorção de outros íons de carga negativa (como fosfatos e sulfatos). Neste caso a planta necessitará equilibrar seu potencial osmótico (devido ao aumento de concentração de sais em seu interior), absorvendo mais água, o que pode resultar em aumento excessivo da turgescência, amolecimento das folhas (maior susceptibilidade a doenças) e acúmulo de água nos órgãos de reserva (frutos, tubérculos, grãos), comprometendo o acúmulo de matéria seca, e consequentemente o peso e qualidade do produto. Em caso de acúmulo excessivo desse íon no solo ou no bulbo úmido das plantas, elas podem ter dificuldade de absorção dos nutrientes, além de haver risco de queima de raízes e borda de folhas.

Outras fontes de Nitrogênio

Além das fontes sintéticas que citamos, existem fontes orgânicas de Nitrogênio, como tortas oleaginosas – algodão, soja, amendoim, mamona – (6 – 7% N), estercos de curral (0,5% N), estercos de galinha (2% N). Quando na forma orgânica, é necessário ocorrer a mineralização dos compostos nitrogenados para formas assimiláveis às plantas. Entretanto, algumas vantagens são decorrentes desta forma de fertilizante: são mais indicados para culturas perenes pois têm liberação lenta de N, além de serem fonte de micronutrientes e favorecerem as condições químicas, físicas e microbiológicas dos solos.

O seu uso não é recomendado em excesso em culturas de ciclo curto devido à falta de controle na sua liberação do N no solo, podendo causar superbrotamento e estiolamento das plantas.

Fertilizantes que são fonte de Fósforo, como MAP e DAP também servem como fonte de Nitrogênio, sendo nesses dois casos fornecidos na forma amoniacal (NH₄⁺).

Acompanhe abaixo o quadro com as principais fontes de N existentes no mercado:

Escolhendo qual fonte utilizar

Como descrito ao longo desse texto, cada fonte nitrogenada possui sua composição e característica. Ao escolher o que será aplicado em seu cultivo, é essencial sempre levar em consideração a interação que a fonte terá com outros fatores do sistema.

Por ser um nutriente altamente móvel no solo, é necessário estar sempre atento ao excesso de aplicações para evitar lixiviação, analisar a solução do solo para favorecer as relações de sinergia com outros nutrientes e escolher sempre fontes solúveis e de baixo índice salino, evitando assim maiores prejuízos para a cultura.

Para isso, sempre confira as informações sobre os rótulos para entender o tipo de Nitrogênio que está sendo fornecido e, assim, calcular e avaliar o custo e benefício da fonte a ser escolhida: sempre sob o viés da performance do programa nutricional e da nutrição das plantas.