A eficiência de uso de N (EUN), em inglês chamada de Nitrogen Use Efficiency (NUE) refere-se a quantidade de N fornecido via fertilizante que a planta aproveitou para produção de biomassa ou de grãos, por exemplo. Ela pode ser medida de diversas formas (método indireto e direto) conforme veremos a seguir. 

Quando um fertilizante nitrogenado é aplicado ao solo uma parte é absorvido pela planta, uma parte é utilizado pelos microrganismos do solo (imobilização) e outra parte é perdido para o sistema solo-planta-atmosfera através de diversos processos (volatilização, lixiviação, desnitrificação e erosão por exemplo). 

De modo geral podemos dizer que a eficiência de uso de N pelas plantas é relativamente baixa. Alguns estudos mostram que na média mundial apenas 50% dos fertilizantes nitrogenados utilizados na adubação são efetivamente utilizados pelas culturas e que a eficiência de recuperação para a produção de cereais (sorgo, milho, trigo, cevada, aveia, centeio e arroz) é de aproximadamente 33% (GOOD & BEATTY, 2011; HAWKESFORD, 2011).  

Isso significa que de 100 kg de fertilizante nitrogenado aplicados em um hectare, as plantas irão absorver e utilizar cerca de 33 a 50 kg do N, dependendo da cultura. 

O nitrogênio fornecido pela adubação e não utilizado pelas plantas possibilita a contaminação ambiental, quer seja pela lixiviação e percolação de nutrientes no solo, potencializando o processo de eutrofização de águas superficiais e sub-superficiais quanto pelo aumento das emissões de gases de efeito estufa. Este fato evidencia ainda mais a importância da busca do aumento da eficiência de uso de N pelas culturas. 

No Brasil as culturas do milho, cana-de-açúcar e café consomem quase 60% de todo o N empregado na agricultura nacional. Assim, os esforços para aumentar a eficiência de uso de N devem estar primeiramente concentrados nestas três culturas. 

 

Definindo a Eficiência de Uso de Nitrogênio (EUN)
 

Eficiência de Uso de Nitrogênio (EUN) pode ser definida como a máxima eficiência econômica produzida por unidade de nutriente aplicado, absorvido ou utilizado pela planta para a produção de grãos ou biomassa.  

A maneira apropriada de estimar a EUN depende da cultura e do respectivo produto colhido, sendo influenciada por componentes genéticos e fisiológicos das plantas.  

As definições e equações que definem a EUN também podem ser particionadas, com base nos processos fisiológicos afetados. Por isso, existem na literatura várias definições para EUN, de acordo com o ponto que se quer abordar. 

A determinação da EUN é útil para diferenciar genótipos e cultivares de espécies de plantas por sua capacidade de absorver (absorção) e utilizar (assimilação) nutrientes para a produção máxima de matéria seca/rendimentos.  

 

No estudo sobre o aproveitamento do N do fertilizante pelas plantas, dois métodos principais podem ser empregados:  

• o indireto ou por diferença, que utiliza cálculos inferenciais com base em um tratamento controle, sem adubação  
• direto ou isotópico que determina a recuperação direta do N-fertilizante pela planta (ou frações da planta como caule, folhas e grãos) utilizando ¹⁵N como traçador isotópico. 

 

Método indireto para quantificar a eficiência de uso de N 

O método indireto consiste no cálculo da eficiência através do método da diferença das quantidades de nutrientes extraídas entre o tratamento fertilizado e o controle.  

Esse método assume que tanto a mineralização, imobilização e outras transformações do N, bem como o sistema radicular das plantas e o volume de solos explorados são os mesmos nas áreas fertilizadas ou não.  

O método da diferença apresenta como condição básica que a quantidade de nutriente absorvido pelo tratamento controle representa aquela absorvida do N-nativo do solo por tratamentos com fertilizante nitrogenado. 

A seguir são apresentadas definições e fórmulas utilizadas para calcular a eficiência de uso de N pelo método indireto, ou da diferença (BALIGAR & FAGERIA, 2015).  

  

Eficiência Agronômica

Definida como a produção econômica obtida por unidade de nutriente aplicado. 

 

Onde: 

EA: Eficiência agronômica, kg kg^-1; 

PGCF: Produção de grãos com fertilizante nitrogenado, kg; 

PGSF: Produção de grãos sem fertilizante nitrogenado, kg; 

QNA: Quantidade de nitrogênio aplicado, kg. 

  

Eficiência Fisiológica

Definida como produtividade biológica obtida por unidade de absorção de nutrientes, ou kg de aumento de produção por kg de aumento na absorção de N-fertilizante.

Onde: 

EF: Eficiência fisiológica, kg kg^-1; 

PBCF: Produção biológica (palha e grãos) com fertilizante nitrogenado, kg; 

PBSF: Produção biológica sem fertilizante nitrogenado, kg; 

ANCF: Acúmulo de N na parte aérea e grãos com utilização do N-fertilizante; 

ANSF: Acúmulo de N na parte aérea e grãos sem utilização do N-fertilizante; 

  

Eficiência Agrofisiológica

Também chamada de eficiência de utilização interna de nutrientes. É definida como a produção econômica (produção de grãos no caso de culturas anuais) obtida por unidade de absorção de nutrientes 

 

 

Onde: 

EAF: Eficiência Agrofisiológica, kg kg^-1; 

PGCF: Produção de grãos com fertilizante nitrogenado, kg; 

PGSF: Produção de grãos sem fertilizante nitrogenado, kg; 

ANCF: Acúmulo de N na parte aérea e grãos com utilização do N-fertilizante; 

ANSF: Acúmulo de N na parte aérea e grãos sem utilização do N-fertilizante; 

  

Eficiência Aparente de Recuperação

Definida como a quantidade de absorção de nutriente obtida por unidade de nutriente aplicado 

 

 

Onde: 

EAR: Eficiência Aparente de Recuperação, kg kg^-1 ou (%); 

NF: Nitrogênio total absorvido na parcela fertilizada, kg; 

NS: Nitrogênio total absorvido na parcela sem fertilização, kg; 

QNA: Quantidade de N aplicada (dose) em kg; 

  

Eficiência de Utilização (EU)

É o produto da recuperação fisiológica pela aparente. 

  

Onde: 

EU: Eficiência de Utilização do N, kg kg^-1  

  

 

Vários fatores podem influenciar em cada uma dessas eficiências, conforme retratado na Figura 1. 

Figura 1. A eficiência de uso de nitrogênio (NUE) é determinada pela eficiência de absorção (NUpE) e eficiência de utilização (NUtE), que correspondem à quantidade de nitrogênio absorvida pela planta NUpE, Nt (nitrogênio total da planta)/Ns (nitrogênio total disponível no solo). Gw é o rendimento ou peso de grãos. Fonte: Good & Beatty, 2011. 

 

O uso de métodos indiretos tem como vantagem o baixo custo e a maior praticidade no processo de avaliação e análise laboratorial.  

Entretanto estes métodos apresentam a incapacidade de distinguir o N recuperado do fertilizante, daquele proveniente do solo ou atmosfera, além de considerar que as transformações do N no solo, assim como o desenvolvimento dos compartimentos das plantas, são os mesmos da planta controle, o que não é verdadeiro podendo superestimar os valores de N recuperado.  

 

 

Método direto para quantificar a o aproveitamento do N-fertilizante 

O uso de isótopos estáveis em estudos de fertilidade de solo, na avaliação de alternativas de manejos agrícolas, é de utilidade na compreensão da dinâmica dos nutrientes nos agroecossistemas.  

O uso de ¹⁵N, como traçador isotópico, possibilita estimar a contribuição do nitrogênio proveniente do fertilizante, do solo e da atmosfera no conteúdo total do nitrogênio na planta e se baseia no fato que ¹⁴N e ¹⁵N ocorrem naturalmente numa razão quase constante de 273:1 átomos (0,3663 % em átomos de ¹⁵N).   

Compostos nitrogenados com proporções diferentes daquela de ocorrência natural podem ser usados como traçadores. As aplicações do método de traçador com o isótopo estável ¹⁵N permitem avaliar as transformações individuais do N no solo, mesmo quando múltiplas transformações ocorrem simultaneamente no meio.  

O método marca o caminho dos dois isótopos de N (¹⁵N e ¹⁴N) simultaneamente, fornecendo informações acerca do sistema e estimando as taxas de transformação do N. 

Utilizando o princípio da diluição isotópica, pela técnica do traçador ¹⁵N, a quantidade do N na planta proveniente do fertilizante (NPPF) e a recuperação do N fertilizante (ou eficiência de utilização do N-fertilizante), utilizam-se das equações 1, 2 e 3. 

Onde: NPPF: Nitrogênio na planta proveniente do fertilizante; a: abundância em átomos de ¹⁵N na planta; b: abundância natural em átomos de ¹⁵N (0,366%); c: abundância em átomos de ¹⁵N no fertilizante; N-total: nitrogênio total da parte aérea em kg ha^-1; %R: Porcentagem de recuperação do ¹⁵N-fertilizante pela planta; NF: dose do N-fertilizante utilizada (kg ha^-1). 

Para a determinação da eficiência de uso do N a técnica isotópica não necessita de um tratamento controle e realiza a quantificação direta do aproveitamento do nutriente aplicado ao solo pela cultura.  

A grande vantagem do uso da técnica de ¹⁵N está na possibilidade de se determinar a eficiência de utilização antes de se obter os dados de produção, ou mesmo quando não há diferença nas produções entre os tratamentos.  

Além disso, é possível avaliar o uso do N que foi aplicado como via fertilizante, pois permite distinguir a origem do elemento usado na planta, bem como a partição deste elemento entre as partes da planta depois de absorvido. 

Algumas desvantagens podem ser elencadas no uso do método direto, como o alto custo aquisição do produto enriquecido em ¹⁵N e o alto custo das análises. Além disso, a substituição do ¹⁴N do solo durante as reações de mineralização-imobilização, pelo ¹⁵N do fertilizante marcado, pode levar à subestimação da recuperação do N-fertilizante pelas plantas quando o método isotópico é empregado. 

 

 

Como aumentar a eficiência de uso de N pelas culturas? 

Sabe-se que a maioria das culturas cultivadas apresentam baixa recuperação do N-fertilizante aplicado ao solo (em média 50%). Isto se deve ao dinâmico ciclo do nitrogênio no sistema solo-planta, que faz com que boa parte do N aplicado não seja utilizada pelas plantas, mas sim imobilizada pelos microorganismos ou perdidas no sistema.  

A EUN depende de vários fatores agronômicos, incluindo preparo do solo, época de semeadura, variedade de cultura apropriada, plantio ou semeadura adequada, irrigação suficiente, manejo de ervas daninhas, manejo de pragas/doenças e uso equilibrado e adequado de nutrientes (MEENA et al., 2018). 

Na maior parte dos sistemas anuais de cultivo a taxa de absorção de N do solo dura apenas 8-12 semanas, e o descasamento de disponibilidade de N com as necessidades das culturas é provavelmente o maior contribuinte para excesso de perdas.  

Existe uma defasagem entre a liberação do N aplicado e a absorção do elemento pela cultura. Normalmente, após o N ser aplicado ao solo, sua disponibilidade diminui com o passar do tempo, ao passo que aumenta a exigência da cultura.  

Assim, boa parte das técnicas agrícolas, utilizadas para obtenção do aumento da eficiência do N, são realizadas a fim de solucionar tal problema. 

O manejo da adubação nitrogenada é a opção mais importante para melhorar a eficiência do uso do N em curto prazo.  

Aplicar a fonte certa, na dose certa, na época certa e no lugar certo é o fundamento das Boas Práticas para Uso Eficiente de Fertilizantes necessárias para o manejo sustentável da nutrição das plantas e para o aumento da produtividade das culturas (Figura 2; CASARIM & STIPP, 2013). 

  

 

Figura 2. Diagrama mostrando os fundamentos das Boas Práticas para Uso Eficiente de Fertilizantes (Fonte: Casarim & Stipp, 2013). 

  

Aplicação das fontes adequadas: A combinação de fontes dos fertilizantes deve atender à necessidade da cultura e as propriedades do solo, de modo a manter uma relação equilibrada entre todos os nutrientes, uma vez que a limitação de algum nutriente pode acarretar baixa eficiência de uso de outro (lei do mínimo). 

Aplicação de doses adequadas: É importante ajustar a quantidade de fertilizante aplicada com a necessidade da cultura, uma vez que o excesso de nutriente resultará em perdas no sistema (causando prejuízos ao meio ambiente) e a falta do mesmo leva ao menor rendimento e qualidade das culturas. 

Aplicações em épocas adequadas: consiste em disponibilizar o nutriente nos períodos de necessidade (demanda) da cultura.  

Aplicação no local adequado: consiste em colocar e manter os nutrientes onde as culturas podem absorvê-los. O método de aplicação é decisivo no uso eficiente do fertilizante. 

Podemos ainda elencar alguns outros manejos que ajudam a aumentar a eficiência de uso de N pelas plantas: 

• Rotação de culturas eficiente, incluindo leguminosas com alto poder de fixação de N; 
• Utilizar a população adequada de plantas durante o plantio 
• Realizar o manejo da água via irrigação; 
• Fornecimento equilibrado de nutrientes utilizando se possível fontes orgânicas. 

 

Considerações 

Melhorar a eficiência do uso de N pelas plantas é importante não só para aumentar o rendimento das culturas, mas também para reduzir o custo de produção agrícola e poluição ambiental. 

Estratégias importantes de manejo para melhorar a eficiência de uso de N incluem o uso criterioso de fertilizantes (taxa adequada, fonte efetiva, métodos, e época de aplicação), o fornecimento de água e controle de doenças, insetos e ervas daninhas.  

 

Referências 

BALIGAR, B.C.; FAGERIA, N.K. Nutrient Use Efficiency in Plants: An Overview. In: A. RAKSHIT et al. (eds.), Nutrient Use Efficiency: from Basics to Advances, 2015. DOI 10.1007/978-81-322-2169-2_1 

BEATTY, P.; WONG, J.L. Nitrogen Use Efficiency. In: (Ed) Encyclopedia of Applied Plant Sciences, 2011. P. 278-284, DOI: 10.1016/B978-0-12-394807-6.00138-6. 

CASARIM, V.; STIPP, S.R. 4C: quatro medidas corretas que levam ao aumento do uso de fertilizantes. Informações agronômicas. Nº 142, 2013. 

GOOD, A.G.; BEATTLY, P. Biotechnological Approaches to Improving Nitrogen Use Efficiency in Plants: Alanine Aminotransferase as a Case Study. In: Hawkesford, M.J. (Ed). The Molecular and Physiological Basis of Nutrient Use Efficiency in Crops. p. 165-191. 2011. https://doi.org/10.1002/9780470960707.ch1 

HAWKESFORD, M. J. An Overview of Nutrient Use Efficiency and Strategies for Crop Improvement. In: Hawkesford,M.J.; Barraclough, P (Eds). The Molecular and Physiological Basis of Nutrient Use Efficiency in Crops. p. 3-19, 2011. https://doi.org/10.1002/9780470960707.ch1 

MEENA, B.P.; SHIRALE, A.O.; BISWAS, A.K.; PATRA, A.K. Nitrogen use efficiency through agronomic management. 2018. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/335881672_Nitrogen_use_efficiency_through_agronomic_management. Acesso: 31/08/2022. 

  

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