Determinación de materia orgánica en suelo Fundamento teórico
La materia orgánica (MO) es uno u no de los constituyentes más importantes de los suelos. Su identificación y cuantificación permite clasificar suelos, evaluar su su fertilidad y estimar el peligro de erosión, entre otras cualidades. La MO representa un complejo conjunto de sustancias constituidas por p or restos vegetales y organismos que están sometidos a un constante proceso de transformación y síntesis. Por lo tanto, la MO no n o puede considerarse estable, ni cualitativa ni cuantitativamente, tanto a corto como largo plazo. Normalmente se presenta en cantidades muy inferiores a la fracción mineral, no obstante su papel es tan importante o más para la evolución y propiedades de los suelos. Los constituyentes orgánicos del suelo se pueden agrupar en: Microbiota (microorganismos: algas, bacterias, hongos, protozoos); Mesobiota (nematodos, gusanos); Macrobiota (raíces vegetales, lombrices). Representa un grupo enormemente diverso. Valores usuales son de 10000 a 10000000 de organismos por gramo de suelo para la microflora y de 1000 a 100000 para la microfauna. Materiales no vivos: restos orgánicos frescos (tejidos vegetales y animales), productos excretados por los organismos, productos en descomposición y compuestos de síntesis.
Materiales vivos (biomasa):
El concepto de MO del suelo se refiere a la fase muerta, pero en la práctica se incluyen también a veces a los microorganismos vivos dada la imposibilidad de separarlos del resto de material orgánico transformado. Por lo tanto decimos que la MO es todo material orgánico biológico de cualquier naturaleza, que se encuentre sobre o dentro del suelo, su elo, vivo, muerto o en estado de descomposición. El contenido de MO de un suelo es el resultado de la interacción de los diversos factores de un determinado tiempo. Es decir, que interviene el material parental, el clima, el relieve, el bioma y los factores antrópicos como el manejo y uso del suelo. En cuanto a su contribución, la MO se concentra en el horizonte superficial y disminuye gradualmente con la profundidad (a excepción de determinados tipos de suelos, como podzoles y turbas). Propiedades de la materia orgánica Propiedades físicas
Confiere al suelo un determinado color oscuro Estructura. Influye tanto en la formación como en la estabilización de los agregados. Las sustancias húmicas tienen un poder aglomerante, se unen a la fracción mineral y dan buenos flóculos en el suelo originando una estructura grumosa estable, de elevada porosidad, lo que implica que la permeabilidad del suelo sea mayor.
Tiene una gran capacidad de retención de agua, lo que facilita el asentamiento de la vegetación, dificultando la acción de los agentes erosivos. La temperatura del suelo es mayor debido a que los colores oscuros absorben más radiación que los claros. Protege al suelo de la erosión. Los restos vegetales y animales depositados sobre la superficie del suelo lo protegen de la erosión hídrica y eólica. Protege al suelo de la contaminación. La MO adsorbe plaguicidas y otros contaminantes y evita que estos se dirijan hacia acuíferos. Aumenta el rango de humedad en el que el suelo se comporta como friable (consistencia ideal para realizar laboreo), debido a su capacidad de absorber agua y no manifestar plasticidad. Disminuye la densidad aparente del suelo ya que posee menor densidad (1.1 – 1.5g/cm3) que la fase inorgánica (2.65 g/cm3) y además genera porosidad en el suelo.
Propiedades químicas y fisicoquímicas
La MO es una fase que reacciona con la solución del suelo y con las raíces. Capacidad de cambio. La MO fija iones de la solución del suelo, los cuales quedan débilmente retenidos, están en posición de cambio, evitando por tanto que se produzcan pérdidas de nutrientes en el suelo. La capacidad de cambio es de 3 a 5 veces superior a la de las arcillas, es por tanto una buena reserva de nutrientes. Influye en el pH. Produce compuestos orgánicos que tienden a acidificar el suelo. Influye en el estado de dispersión/floculación del suelo. Es un agente de alteración por su carácter ácido. Descompone los minerales. Aporte de nutrientes a los microorganismos y fuente de energía.
Objeto
Determinar el porcentaje de materia orgánica en una muestra de suelo. Fundamento
El principal componente de la MO del suelo es el C orgánico, por lo que la determinación cuantitativa de la materia orgánica de suelos minerales se hace mediante la determinación de carbono total del suelo. El carbono total es la suma de carbono orgánico e inorgánico. El carbono orgánico se halla principalmente en la materia orgánica mientras el carbono inorgánico se encuentra en forma de carbonatos minerales. No todos los suelos contienen carbono inorgánico. Sin embargo, en suelos formados sobre material calcáreo en condiciones áridas y semiáridas, frecuentemente la cantidad de carbono inorgánico supera la de carbono orgánico. Es importante mencionar, por lo tanto, que únicamente en suelos orgánicos la cantidad de materia orgánica se puede determinar directamente por la diferencia de peso antes y después de haberla destruido por oxidación completa. La determinación de carbono en suelos involucra la conversión de todas las formas de carbono a CO2 por oxidación seca o húmeda y la subsecuente cuantificación del dióxido de carbono mediante técnicas gravimétricas, titrimétricas, volumétricas, espectrofotométricas o gas cromatográficas.
La oxidación seca (combustión) se lleva a cabo en mufla a una temperatura de aproximadamente 1000°C, con el agregado de un catalizante y en atmósfera libre de CO2. EI gas producido se absorbe en un medio apropiado para su posterior valoración. En la oxidación húmeda, en tanto, se hierve el suelo con una mezcla de oxidantes, siendo las demás condiciones iguales. Debido a que los métodos mencionados requieren aparatos especiales, se ha desarrollado una técnica simplificada de oxidación para análisis de rutina de C total en aguas y suelos. El procedimiento fue propuesto por Walkley y Black (1934). El carbono es oxidado con una mezcla de K2Cr207y H2S04concentrado:
2Cr2O7-2 +3C0 + 16H+
4Cr+3 +3CO2 +8H2O
El exceso de oxidante se valora con sulfato ferroso amónico (salde Mohr): -2
Cr2O7 +16H+ + 6Fe+3
2Cr+3 + 6Fe+3 +7H2O
La cantidad de carbono orgánico oxidado se calcula a partir de la cantidad de dicromato reducido. La ventaja de este método es su rapidez y sencillez, pero tiene como inconveniente que no oxida completamente la materia orgánica, sino a la fracción más lábil, por lo que se hace necesario el uso de un factor de corrección. Actualmente se conoce que la oxidación varía de 60 a 86%. Por lo tanto se considera que este método da una aproximación semicuantitativa del carbono. La estimación de carbono orgánico en suelos no calcáreos no presenta dificultades ya que el carbono total es igual al carbono orgánico. En suelos calcáreos existen dos alternativas, el de C orgánico se puede calcular de la diferencia entre C total y C inorgánico, en este caso el C inorgánico se debe determinar por separado por un método que no afecta el C orgánico. La segunda alternativa es de eliminar el C inorgánico de la muestra con un pretratamiento antes de analizar por C total. Es evidente que la estimación de la materia orgánica a partir de la concentración de carbono no es muy exacta, ya que el contenido de C en la MO varía entre suelos y con la profundidad del perfil. Materiales
Balanza analítica 2 Erlenmeyer de 250 ml Pipetas Bureta Matraz de 200 ml
Reactivos
Ácido sulfúrico al 96% Agua destilada Ácido fosfórico
Difenilamina (indicador) Sal de Mohr Dicromato de potasio (indicador)
Procedimiento
1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9.
Pesar 1 g de suelo previamente secado al aire y tamizado con malla de 0,5 mm. Depositar la muestra en un erlenmeyer de 250 ml. Adicionar 10 ml de solución de dicromato de potasio 1N y agitar suavemente. Adicionar 20 ml de ácido sulfúrico al 96%, agitar, enfriar con agua de la canilla (porque es muy exotérmica) y dejar reposar durante 30 minutos bajo campana. Si la solución se torna color verde indica que hay un exceso de C orgánico, en consecuencia deberá descartarse y pesarse una cantidad menor de suelo y repetir el proceso. Transferir la suspensión con agua destilada a un matraz aforado de 200 ml y llevar a volumen. Transferir 10 ml de la dilución a un erlenmeyer de 250 ml. Adicionar 1 ml de ácido fosfórico y un ml de indicador difenilamina. Titular con la sal de Mohr hasta viraje de la solución de azul oscuro a verde claro. Anotar el volumen gastado.
Realización del blanco
Hacer un ensayo en blanco: se repiten las indicaciones previamente mencionadas, pero sin el agregado de suelo. Se obtiene así el volumen de reactivo consumido por el blanco. Determinación del porcentaje de humedad
1. 2. 3. 4. 5.
Pesar 1 g de muestra sobre un vidrio de reloj. Colocar la muestra dentro de la estufa a 105ºC durante 1 hora. Sacar la muestra de la estufa y colocarla dentro de un desecador. Pesar la muestra utilizando el método por diferencia de pesada. Calcular el porcentaje de humedad en el suelo por la diferencia de pesos.
Datos y cálculos
El carbono orgánico se determina con la siguiente expresión: %
1
.
3,9
Donde:
M: ml de sal de Mohr utilizados para titular la muestra B: ml de sale de Mohr utilizados para titular el blanco P: masa de la muestra en gramos : factor de humedad 3,9: factor resultante de:
.
3,9
10
.
12
.
4
1
. 100 .
1000
1 0,77
0,77: factor de corrección por oxidación 100: para expresar en %
Para determinar el contenido de MO se utiliza el factor convencional 1,72. Este factor permite la conversión a MO de forma aproximada, considerando que dicha MO contiene 58% de carbono. 100 .
1
1,72
58
Datos de humedad
Peso de muestra de suelo con humedad: 5,1895 g Peso del agua de la muestra: 0,3406 g Datos de la muestra
M = 0,8 ml B = 0,95 ml P = 1,0022 g Cálculo de la humedad % 0,3406
%
5,1895
%
. 100
6,5633%
Cálculo del factor de humedad 100 100
%
1,07
Cálculo de carbono orgánico y de materia orgánica %
á
1
%
0,8 0,95
%
.
3,9 1,0022
. 1,72
. 1,07
1,13 %
0.6574 %
Valores de referencia
Ciencia del suelo Volumen 3 - N° 1-2 – 1985 (Facultad de Ciencias Agrarias- Universidad Nacional de Cuyo)
Conclusiones
Se puede concluir que el suelo analizado presenta un porcentaje de carbono orgánico muy bajo (menor a 2%) y un porcentaje de materia orgánica pobre (entre 0,6 y 1,2 %). Además, según la Facultad de Ciencias Agrarias de la UNCuyo –Mendoza, puede clasificarse el suelo como de tipo “Cambortid” debido a la cantidad de materia orgánica presente en el mismo. Referencias
Normas:
-ASTM D 2974 – 00 -IRAM-SAGPyA 29571-1
INTA. Procedimiento de técnicas para análisis químico de suelo. Laboratorio de suelos y agua. Facultad de Ciencias Agrarias- Universidad Nacional de Cuyo, Chacras de Coria, Mendoza.
