Nitrogen Dynamics in Tropical Agricultural and Forest Systems and their Impact on Climate Change

Abstract

Abstract:Nitrogen is the most abundant element of the atmosphere, being present in the constitution of several atmospheric gases, among them nitrous oxide (N 2 O). The N 2 O is one of the most powerful greenhouse gases, due to its high potential for global warming. In Brazil, the sector that emits more N 2 O to the atmosphere is Agriculture, due to the high amounts of nitrogen fertilizers applied in the field. However, the country has an advanced public policy of adopting agricultural technologies that contribute to the reduction of this problem. The present review aims to show the dynamics of Nitrogen in agricultural and forest systems, the role of Nitrogen in the economy and present the main mitigation strategies in greenhouse gas emissions in agriculture.Keywords: Biogeochemical nitrogen cycle; greenhouse gas mitigation; nitrous oxide; nitrogen emissions from agriculture. ResumoO nitrogênio é o elemento mais abundante da atmosfera, estando presente na constituição de vários gases atmosféricos, entre eles o óxido nitroso (N 2 O). O mesmo está entre os principais gases de efeito estufa, em função do seu alto potencial de aquecimento global. No Brasil, o setor que mais emite N 2 O para atmosfera é o agropecuário, em função das altas quantidades de fertilizantes nitrogenados aplicados no campo. No entanto, o país possui uma avançada política pública de adoção de tecnologias agrícolas que contribuem para a redução desse problema. A presente revisão pretende mostrar a dinâmica do Nitrogênio em sistemas agrícolas e florestais, o papel do Nitrogênio na economia e apresentar as principais estratégias de mitigação nas emissões de gases de efeito estufa na agricultura. Palavras-chave:Ciclo biogeoquímico do nitrogênio; mitigação de gases de efeito estufa; óxido nitroso; emissões de nitrogênio pela agricultura.

Nitrogen Cycling in Tropical Forests and Eucalyptus Plantations in Brazil in the Anthropocene

“…46 A ciclagem do N no ecossistema terrestre é fortemente influenciada pelas características físicas e químicas da área tais como, qualidade do solo, quantidade e tipo de serrapilheira, vegetação, microrganismos, água, temperatura e O2. [47][48][49] Embora o N seja um elemento abundante na atmosfera, o seu uso pelas plantas é muito limitado, pois só conseguem absorver o N nas formas dos íons amônio (NH4 + ) e nitrato (NO3 -). 50,51 A transformação do N2 molecular nesses íons inorgânicos ocorre pela reação química chamada de fixação de N que pode acontecer por fontes naturais ou industrial.…”

“…50 Já a entrada de N no ecossistema terrestre pode ser, via deposição atmosférica, fixação biológica de N (FBN) e aplicação de fertilizantes nitrogenados, e ainda sua transformação ocorre via decomposição da MOS, da mineralização, dos processos de nitrificação e desnitrificação e, as saídas do N retornando para atmosfera podem ser via emissão de óxidos de N (N2O, NO) e emissão de N2 (Figura 1). 16,49,52,53 Figura 1. Ciclagem do N no sistema terrestre A entrada do N via deposição atmosférica é constituída pelas formas úmidas e secas, que juntas são chamadas de deposição total (bulk deposition).…”

“…Além das bactérias, o gênero Frankia é um actinomiceto capaz de nodular as casuarinas, mostrando a ampla diversidade de diazotróficos na natureza. 16,49,58 A FBN compreende uma reação de redução catalisada pela enzima nitrogenase, que realiza a quebra da tripla ligação do N2 produzindo o NH3, molécula que é rapidamente incorporada como aminoácido pela planta no caso dos sistemas simbióticos. 59 As plantas que não realizam simbiose com bactérias diazotróficas, assimilam N através dos íons de NH4 + excretados no meio pelas bactérias.…”

“…59 As plantas que não realizam simbiose com bactérias diazotróficas, assimilam N através dos íons de NH4 + excretados no meio pelas bactérias. 49 Uma vez incorporado na forma orgânica, o N volta a ficar disponível para as plantas via o processo de amonificação (mineralização), que é a conversão do N orgânico em NH4 + . 40 Nesse processo, os organismos decompositores do solo que possuem enzimas extracelulares como a celulase, protease e a urease causam a degradação da MOS tornando o N orgânico dissolvido e em seguida convertendo à íons de NH4 + , que pode ser assimilado pelas plantas ou ainda imobilizado (absorção) pelos microrganismos.…”

Productivity and Economics of Inoculated Common Bean as Affected by Nitrogen Application at Different Phenological Phases

“…In addition to the financial aspect, the use of nitrogen fertilizer in tropical soils has a high potential for environmental contamination, due to the loss of these fertilizers by leaching and surface runoff, which may cause ground water contamination. Also, gas losses of N, especially denitrification, can lead to increased greenhouse gas emissions (Rodrigues et al 2017). These loss processes reduce the efficiency of nitrogen fertilization, and it is estimated that the crop only absorbs about 1/3 of the nitrogen applied as fertilizer (Pelegrin et al 2009;Vasconcelos et al 2015).…”