A atmosfera da Terra é constituída de nitrogênio – 78,01% –, oxigênio – 20,9% – e argônio – 0,93%. Esses gases possuem limitada interação com a radiação solar e não interagem com a radiação infravermelha emitida pelo planeta. Entretanto, existem outros gases na atmosfera, como o dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), que absorvem e emitem radiação infravermelha, e possuem relativo papel no balanço energético da Terra.
Alguns desses gases, como o N2O e o CH4, também passaram a ser produzidos em altas taxas com a intensificação da atividade agrícola. A maioria do óxido nitroso produzido no planeta por ação antrópica é originado na agricultura, devido ao aumento da disponibilidade de nitrogênio no solo, pela aplicação de fertilizantes e decomposição de matéria orgânica. Além de causar efeito estufa, o N2O tem efeitos negativos sobre a camada de ozônio.
A nitrificação e a desnitrificação são os processos que dão origem às emissões de óxido nitroso do solo, no entanto, esses processos funcionam em condições redox opostas. Por ser um método aeróbico, solos bem drenados favorecem a nitrificação, enquanto solos saturados com água favorecem a desnitrificação. A adequada disponibilidade de água e temperatura do solo são, dessa forma, importantes para otimizar a nitrificação.
A disponibilidade de matéria orgânica no solo é essencial para a ocorrência do processo de desnitrificação. Em condições anaeróbicas no solo, vários organismos podem desnitrificar. A temperatura do solo é um dos fatores de maior importância. O aumento leva a um acréscimo no tamanho das zonas anaeróbicas, pois eleva as taxas respiratórias. A umidade, ou grau de saturação de água no solo, também tem efeito sobre as emissões de óxido nitroso, assim como a disponibilidade de nitrogênio mineral no solo.
Para cada 100 quilos de nitrogênio na forma de fertilizante aplicados, 1,25 quilos de nitrogênio na forma de óxido nitroso são produzidos. O Painel Internacional de Mudanças do Clima (IPCC), recomenda que essa relação seja usada como fator de emissão nos inventários de gases de efeito estufa no países que não dispõem de medidas de emissão de N2O apropriadas, como o Brasil.
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Fator de emissão de óxido nitroso na cultura do feijoeiro comum