Nitrógeno y azufre: mobilidad, función y sintomatología de desordenes nutricionales.

Nitrógeno y azufre: mobilidad, función y sintomatología de desordenes nutricionales

NitrógenNitrógenoo

IntroducciónIntroducción

Absorción, transporte y redistribuiciónAbsorción, transporte y redistribuición

Participación en el metabolismo vegetalParticipación en el metabolismo vegetal

Exigencias minerales de las principales Exigencias minerales de las principales culturasculturas

Sintomatología de deficiencia y excesos Sintomatología de deficiencia y excesos nutricionales nutricionales

Procesos: Natm.(NProcesos: Natm.(NN) => N disponible (NHN) => N disponible (NH33...)...)

fijación biologica, fijación biologica, fijación industrial; fijación industrial; fijación atmosferica fijación atmosferica

Nitrógeno

AR: 78,3% N82 mil t em el aire que circunda 1 ha OU 64,2 mil t de N

Introducción

Nitrógeno

Introducción

En el Brasil, estudios con FBN tuvieron inicio en 1963, con la Dra. Joana Döbereiner, época en que pocos cientistas acreditabam que estas pesquisas pondrían competir con fertilizantes minerales.

Figura 23. Procesos de fijación del nitrógeno Figura 23. Procesos de fijación del nitrógeno atmosferico (Natmosferico (N

22).).

Nitrógeno

Introducción

Introducción

Nitrógeno

Bacteriódes en los nódulos radicular de plantas de sojaBacteriódes en los nódulos radicular de plantas de soja

BacteriódesBacteriódes

Introdução

Nitrogênio Fotossíntese Ar

CARBOIDRATOS

O2 N2

METABOLISMO OXIDATIVO (ciclo de krebs)

CADEIA RESPIRATÓRIA

Leg-hemoglobina

(Co)

Elétrons ATP H+

Sistema Transportador de elétrons

(Ferrodoxina

ADP+Pi

Parte aérea

é

Nitrogenase

N N + 3H+

Xilema

Bacterióide

Fe-proteína II é

Fe-Mo proteína I é

2NH3

Aminoácido Ex:

Asparagina

Membrana da bactéria

Figura 24. Reacciones metabólicas de FBN nos bacterióides.

Introducción

Nitrógeno

No Inoculada Inoculada

Introducción

Nitrógeno

En el campo, cómo saber que la FBN está adecuada?

Leghemo. => Co – vitamina B12 (precursora)

Introducción

Nitrógeno

Efecto del P na actividade da nitrogenase en el teor de N en la parte aérea del feijoeiro.

0

0,25

0,5

0,75

1

P, mM

Ativ

ida

de

esp

ecí

fica

da

n

itro

ge

na

se

0

25

50

75

100

Ma

téri

a s

eca

de

nó

du

los,

mg

AtividadeNódulos

0,05 0,25 1,250,75

Introducción

Nitrógeno

Efecto do Mo en el teor de N en la parte aérea del feijoeiro.

Introducción

Nitrógeno

Efecto del Ca en la actividad de la nitrogenase en el teor de N en la parte aérea del feijoeiro.

0

0,5

1

1,5

2

Ca, mM

Ativ

ida

de

esp

ecí

fica

da

n

itro

ge

na

se

0

50

100

150

200

Ma

téri

a s

eca

de

nó

du

los,

mg

AtividadeNódulos

0,05 0,25 0,5

Introducción

Nitrógeno

Ca en la producción de biomassa y en el numero de nódulos

(Solução nutritiva)

Introducción

NitrógenoCómo evitar la presencia del O2 junto ao

bacterióide: Ca

Legh.une com O2

respiração do bacterióide

Resistência difusão O2

Introducción

Nitrógeno

Corte del nódulo y la barrera la difusão del O2

Introduccíon

Nitrógeno

N en el suelo

N-orgânico (proteína) =>N-amídico (R-NH2) =>N-amoniacal (NH4+) => N-nitrato (NO3

-) (aminização) (amonificação) (nitrificação)

5%Óxidos nitroso y nítrico (gás)

Radical: amônio NH4+ ,

Nitrito (NO2-)

y nitrato (NO3-)

95%En combinaciones orgánicas:

(N-orgânico)

(No asiminable por las plantas)

Prof. Maria de Fátima Peixoto

•• Transferencia de fotosintatos raíz/rizosferaTransferencia de fotosintatos raíz/rizosfera

CARBONO FOTOASIMILADO

100

RAICES-20-40%

RESPIRACIÓN CRESCIMENTO

CO2

EXUDATOS MUCIGEL TECIDOS

MICROORG.

CO2

M.O. DEL SUELO

MICROORGANISMOS

CO2

COMPOSTOS LIBRES

Microbiota

N-orgânico N-amínico N-amoniacal N-nitrito N-nitrato

Imobilización (C/N>33/1)

Microbiota

Nitrógeno

Introducción

Factores que afetan la disponibilidad en el solo:Factores que afetan la disponibilidad en el solo:

Favorecer la MINERALIZACIÓN:Favorecer la MINERALIZACIÓN:

N-orgânico N-amínico N-amoniacal N-nitrito N-nitrato

Clima:

T: ~30oC; Umid.: 50-60% da C.C.

C/N:<20/1; Suelo aierado y pH

Nitrógeno

Introducción

Nitrógeno Nutriente – Sólida (N-Org.)

Liberação

Nutriente – Solução (NO3-) (NH4

+)

Contato íon-raiz

(Fluxo de massa)

Nutriente - contato com raiz

Absorção

NO3-

NH4+

Interior da raiz

Transporte

NO3- (não metaboliz.)

N-aminoácidos

(metaboliz.)

Nutriente - Parte aérea

Folha

velha

Folha Redução do NO3-

NH4+

Redistribuição

Folha nova Fruto

Metabolismo

Nutriente – M.S.

Introducción

Figura. Dinamica del nitrógeno en el sistema suelo-planta, indicando los procesos de pasagem del nutriente en los diferentes compartimentos de la planta.

Absorción

Contacto N-raíz

Absorción, transporte y redistribuición

Nitrógeno

Nutriente Absorção (kg ha-1)

Quantidade disponível

Extrato de

saturação

Quantidade fornecida (kg ha-1)

(0-20 cm) (kg ha-1)

ppm

Interceptação Fluxo de massa

Difusão

NO3- 170 - - 2 168 0

H2PO4- 39 45 0,5 0,9 1,8 36,3

K+ 135 190 10 3,8 35 96,2 Ca2+ 23 3.300 50 66 175 0 Mg2+ 28 800 30 16 105 0 SO4

2- 20 - - 1 19 0 Na+ 16 80 5 1,6 18 0 H3BO3 0,07 1 0,20 0,02 0,70 0 Cu2+ 0,16 0,6 0,10 0,01 0,35 0 Fe2+ 0,80 6 0,15 0,1 0,53 0,17 Mn2+ 0,23 6 0,015 0,1 0,05 0,08 MoO4

-2 0,01 - - 0,001 0,02 0 Zn2+ 0,23 6 0,15 0,1 0,53 0

Formas absorbidas:Formas absorbidas:

NN22 (gás) (gás)

Aminoácidos (RCHNHAminoácidos (RCHNH22COOH)COOH)

Uréia [CO(NHUréia [CO(NH22))22)])]

NHNH44++

NONO33-- (predomina)(predomina)

Después de absorbido el nitrato (NO3-) tiene que ser

reduzido a amônia (NH3) para poder ser incorporado en los esqueletos de C.

Nitrógeno


Cinéticas de absorción de nitrato en función da su concentración externa, en raíces de cevada pre-cultivadas con baja concentración de nitrato (0,1 mM)

Transportador de baixa afinidade (LATS), cinética sem a saturação

Vmax y Km

Transportador de alta afinidade (HATS), cinética com a saturação


Nitrógeno

Influencia da localización lateral en la absorción de N-NO3

- por el maíz (Malavolta, 1981).

Nitrógeno


Factores que afetan la absorción de N:Factores que afetan la absorción de N:

Edad de las raícesEdad de las raíces

Presencia de otros nutrientesPresencia de otros nutrientes

Ejemplo: K puede aumentar la absorción de N em Ejemplo: K puede aumentar la absorción de N em las plantas onde la redución de nitrato ocurra en las plantas onde la redución de nitrato ocurra en la parte aéreala parte aérea

Nitrógeno


Taxas de absorción de nutriente por el maíz en Taxas de absorción de nutriente por el maíz en función de la edad de la plantafunción de la edad de la planta

Edad de la planta (días)Edad de la planta (días) N (µmol/m raíz/día)N (µmol/m raíz/día)

2020 227227

3030 3232

4040 1919

5050 1111

6060 66

7070 11

8080 0,50,5

Edad de las raíces


Nitrógeno

Importancia de la Micorriza x N

Absorción de N del suelo en plantas micorrizadas (M) y no micorrizadas (NM) (Ames et al., 1983).


Nitrógeno


Nitrógeno

Factores que afetan la absorción de N:

** pH

pH ácido [H+] :

> Competición NH4+ : < Absorción de N [amônio]

< competición NO3-2 : > Absorción de N [nitrato]

NO3--

2 H+

ATP

1 H+

Alcalinização del medio

NH4+

1 H+

ATP

2 H+

Acidificación del medio

+

--

+

+

+

--

--

+

--

+

+

+

--

--

Absorción de nitrato Absorción de amônio

[H+] [H+]


Nitrógeno

Valor pH da solución nutritiva con nitrato y amônio durante el cultivo del girassol

Efecto da forma de N en la produción y en los parámetros fisiológicos del maíz en cultivo sob medio hidropónico

Nitrógeno


Variáveis NO3-/ NH4

+ NO3-/ NH4

+ 100/0 50/50 Produção (t ha-1) 12,3 13,8 Número de grãos (número por planta) 652 737 Absorção de N pela planta (kg ha-1) 279 343

Nitrógeno


Formas de N en el crecimiento del feijoeiro (Verennes)

Nitrógeno


Efecto del nitrato y del amônio en el crscimiento y coloración de la raíz del girasol

Nitrógeno


Toxicidad del amônio en girasol

Corte transversal da ponta da raíz, indicando el transporte del nutriente, via caminamento por el apoplasto e/o simplasto de las células de la epiderme, parênquima, endoderme y cilindro central.

Nitrógeno


De que forma el N es transportado:

Raíz => Parte aérea

Nitrógeno


Formas de transporte do N em função da forma absorvida e o respectivo metabolismo “redução assimilatória do nitrato” de grupos de plantas.

Nitrógeno

Absorción, transporte y redistribución

Parte aérea

N- aminoácido

Parte aérea

N- aminoácido

Parte aérea

N-aminoácido

Parte aérea

NO3

-

Parte aérea

N- aminoácido e

NO3-

Transporte Transporte Transporte Transporte Transporte N-aminoácido

N-aminoácido

N-NH4+

“Redução do nitrato-total”

N-aminoácido e NO3

-

“Redução

assimilatória do nitrato-parcial”

N-aminoácido NH4

+ NO3- NO3

- NO3-

Raiz Raiz Raiz Raiz Raiz Plantas

fixadoras de N Plantas em geral

Plantas perenes “lenhosas”

Plantas anuais

Plantas perenes “herbáceas

Nitrógeno

Absorción, transporte y redistribución

0 20 40 60 80 100

Xanthium …Stellaria media

Trevo brancoPerilla fruticosa

AveiaMilho

GirassolCevadaFeijão Ervilha

RabaneteTremoço branco

Quantidade relativa de nitrato (%) em exudato de xilema (por rompimento do caule) de várias espécies com raizes expostas em solução com nitrato (Adap.Pate, 1983).

Redistribución del N:

forma de N-aminoácidos

O

C-C-C-C-N-C-C-C-.....

Nitrógeno

Redistribuición

Metabolismo del N en las plantas:

** redución assimilatória del nitrato

** incorporación del nitrógeno

Nitrógeno

Metabolismo

Esquema simplificado del metabolismo do N en las plantas (redución assimilatória del nitrato y incorporación del nitrógeno).

Nitrógeno

Metabolismo Incorporação do nitrogênio

NH3

=>>>

Vias: GDH e GS/GOGAT

N-aminoácido (glutamato)

N-outros aminoácidos proteínas coenzimas...

....

NH3

Redução assimilatória do nitrato

Met

ab

olis

mo

NO3- => NO2

- =>>> enzimas

redutases (nitrito/nitrato)

NH3

A

bs

orç

ão

NO3

-

NH4+

Esquema de la redución del nitrato y del nitrito utilizado por las plantas.

Nitrógeno

Metabolismo

a) Redución asimilatória del N

Citoplasma Cloroplasto

malato Raiz

Respiração Folhas

Fotossíntese Raiz NADPH

gliceraldeido fosfato

doador é

NADPH Ferrodoxina doador é (Transportador) (2 elétrons) 2H+ (6 elétrons) 6H+

NO3- HNO2 NH3

RNO3-(Mo) HNO2 RNO2

- (S,Fe)

Redução do nitrato Redução do nitrito

NitrógenNitrógenooN-solución => N-interior/Raíz

Factores que afetan la redución del nitrato:Factores que afetan la redución del nitrato:

Luz Luz

activación y síntesis de la redutase; absorción del activación y síntesis de la redutase; absorción del nitrato; transferencia del nitrato p/ locales de ativ. nitrato; transferencia del nitrato p/ locales de ativ. Metabólicas; las reaciones fotosintéticas proveria Metabólicas; las reaciones fotosintéticas proveria poder redutor p/ asimilación del nitrato.poder redutor p/ asimilación del nitrato.

Temperatura (>35Temperatura (>3500C)C)

Concentración de COConcentración de CO22;;

Disponibilidad de agua (déficit hídrico);Disponibilidad de agua (déficit hídrico);

Deficiencias minerales (Mo, Fe e S);Deficiencias minerales (Mo, Fe e S);

Concentración de NOConcentración de NO33--

Efecto del nível de nitrato en el mdio sobre la atividade de la redutase de nitrato en hojas de sorgo y soja

Milimoles N-NO3-/L de la solución

OBS. Puede ser utilizado como teste bioquímico, alternativo, de diagnose de N en culturas

Nitrógeno

Metabolismo µ

N-N

O2

- /g

M.f

resc

a

NH3 produzido en la primera

etapa

Nitrógeno

Metabolismo

b) Incorporación del nitrógeno

INCORPORADO

EN ESQUELETOS DE CACUMULAR EN LA PLANTA

TOXIDEZ

MATÉRIA SECA

Proteínas...

MATÉRIA SECA

1- Via desidrogenase glutâmica (GDH)

Nitrógeno

Metabolismo

COOH COOH I I C=O + NH3 + NADH + H+ (CH2)2 + NAD + H2O I GDH I (CH2)2 CHNH2 I I COOH COOH ácido cetoglutárico ácido glutâmico

Ácido glutâmico + NH3 + ATP GS Glutamina + ADP + Pi Glutamina + ácido + NAD(P)H + H GOGAT 2 glutamato + NAD(P)+ Cetoglutárico

2- Via glutamina sintetase (GS) y glutamato sintase (GOGAT)

b) Incorporación del nitrógeno

Esquema ilustrando el pigmento de la clorofila

Nitógeno Metabolismo

Efecto del N en el incremento de la clorofila del tamateiro cultivado en dos suelos (PVC e AQ) (Guimarães et al., 1999).

Nitrógeno

Metabolismo

Ventajas

No destructivo;

bajo costo;

optimización de la adubación

Desventajas?

Quanto aplicar?

Amplitude Leitura SPAD

Otros efectos que afetan produción clorofila;

´r` : produciónxSPAD

En estádios iniciales

Nitrógeno

Metabolismo

Principales funciones del nitrógeno en las plantas (Malavolta et al.,1997)

Nitrógeno

Metabolismo

Estrutural Constituinte de enzimas

Processos

Aminoácidos e proteínas Todas Absorção iônica Bases nitrogenadas e ácidos nucléicos

Fotossíntese

Enzimas e coenzimas Respiração Vitaminas Multiplicação e

diferenciação celulares Glico e lipoproteínas Herança Pigmentos (clorofila)

Taja de assimilación de CO2 y produción de biomassa en función del contenido foliar de N de maíz (b) y relación entre la produción de granos y la duración de la área foliar verde (DAFV) en el maíz, en el periodo de 63 a 125 días después del plantio (b) (Wolfe et al., 1988)

Nitrógeno

Metabolismo

Efecto del nitrógeno en el número y peso de granos de maíz y espigas en nível de deficiencia y suficiencia de N. Notar que la ponta de las espigas con deficiência de N tiene numero de fileiras reducido.

Nitrógeno

Metabolismo

Efecto del nitrogênio en el crecimiento radicular de híbridos de maíz

Nitrógeno

Metabolismo

Híbridos N aplicado Crescimento da raiz kg ha-1 cm/102.s P 3732 0 2,4 227 3,5 B73 x Mo17 0 2,7 227 5,3

Efecto del nitrógeno en el crecimiento radicular de maíz (Bobato, 2006)

Nitrógeno

Metabolismo

Ano lluvoso Ano seco

Dunbabin, V. (2007)

Crecimiento de la raíz en función del año “lluvoso y seco”

Cor púpura indica el nitrato (lixiviado)

Nitrógeno

Metabolismo

25

31

37

43

50 250 450 650N, g/planta/ano

Pro

duçã

o de

frut

os, t

ha

-1

Y0=31,3Y25=31,8

Y50=33+0,028N - 0,0000515N2, R2=0,99*

Y75=34,4+0,0479N - 0,0000825N2, R2=0,68*

Y100=35,4

Y125=31,9

75% da ET0

50% da ET0 100% da ET0

25 e 125% da ET0

0% da ET0

Produción de frutos do maracujazeiro-amarelo en función de doses de nitrogênio sob laminas de irrigación (% da ET0) (Carvalho et al., 2000)

Nitrógeno

Metabolismo

(FAO)

Nitrógeno

Metabolismo

100

120

140

160

0 100 200 300N, g por planta

Pro

du

ção

, g p

or

pla

nta

20

21,25

22,5

23,75

25

N n

as

folh

as,

g k

g-1

Produção

Teor foliar

Produción de citros en función de doses de N y el teor foliar de N (Adaptado de Malavolta et al., 1997) (b).

Nitrógeno

Necesidades nutricionales

Tabla 21. Necesidades de nitrógeno de las principales culturas (Malavolta et al., 1997). Cultura Parte da planta Quantidade N acumulado

Parte da planta

total N-grão

t kg kg t-1 Anuais

Parte reprodutiva (semente)

1,3 29 (22,3)1

Parte vegetativa (caule/ramo/folha)

1,7(m.s.) 49 Algodoeiro

Raiz 0,5 (m.s.) 6

84 65

Grãos 2,4

152 (63,3) Soja Caule, ramos e folhas 5,6 (m.s.) 29

181 75

Vagem 1 47 (47) Caule 0,4 8 Folhas 1,2 53

Feijão

Raiz 0,1 2

110 110

Grãos 5 67 (13,4)

Milho Colmos, folhas 4,5 50

117 23

Perene e/ou semiperene Cana-de-açúcar Colmos 100 90 (0,9) Folhas 25 60

150 1,5

Grãos (coco) 2 33 (16,5)

Café Tronco, ramos e folhas - 220

253 127

Nitrógeno

Necesidades nutricionales

Marcha de absorción del nitrógeno por la cultura del maíz (Adap. de Flannery, 1987).

0

20

40

60

80

100

0

100

200

300

400 N, % do total N, kg ha-1

N, %

do to

tal

N, kg

há-1

Dias após a emergência 32 44 59 72 84 102 133 146

embonecamento

Nitrógeno

Sintomatologia

Problema en el campo....

Nutricional?

O

Enfermedad;

Plaga;

Herbicida;

Temp...salinidade...

Nitrógeno

Sintomatologia

Es Nutricional...

Diagnose visual - Síntomas

Nitrógeno

Sintomatologia

DEFICIENCIA

a) pequeno ângulo de inserción entre hojas y ramos;

b)Maturidad y senescência abreviada (por la redución de la citocianina, responsable por la permanencia de la cor verde de los tecidos por más tiempo);

c) caída prematura de las hojas;

d) diminuición de flores y dormencia de gemas laterales

e) produción reducida;

f) cloroplastos pequeños;

g) bajo contenido de clorofila;

h) altos teores de açúcares;

i) aumento de la presión osmótica.

Nitrógeno

Sintomatologia

DEFICIENCIA

j) bajo contenido de proteínas

Dieta sín proteína - Nigéria

Indicación basica es proporcionar de 10 a 35% del total de caloria diária en la forma de proteina

Nitrógeno

Sintomatologia

EXCESOSintomas (visibles)

a) Coloración verde oscura;b) follajem abundante;c) acamamento;d) atraso en la maturación;

Otros síntomas

a) Sistema radicular poco desarollados;b) bajo transporte de açúcares para raíces;c) aumento de la suculencia de los tecidos.

Deficiencia de nitrógeno en citros

Deficiencia de nitrógeno en Soja

Deficiencia de nitrógeno en Frijol

Deficiencia de nitrógeno en Soja

Deficiencia de nitrógeno en café

Deficiencia de nitrógeno en algodón

Hoja +N

Hoja - N

Deficiencia de nitrógeno en algodón

Deficiencia de nitrógeno en Maíz

Deficiencia de N en Maíz

Deficiencia de nitrógeno en Maíz

Deficiencia de nitrógeno en Sorgo

Deficiencia de nitrógeno en cana-de-açúcar

Deficiencia de nitrógeno en tabaco

Deficiencia de nitrógeno en Hortelã

Deficiencia de nitrógeno en eucalipto

Nitrógeno y azufre: mobilidad, función y sintomatología de desordenes nutricionales.

Documents

Transcript of Nitrógeno y azufre: mobilidad, función y sintomatología de desordenes nutricionales.