“Año del Buen Servicio al
“INFORME
Ciudadano ”
DE LABORATORIO N° 10”
LA MATERIA ORGANICA DEL SUELO
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MIEMBROS: - León Mamani Frank - Pineda Urquiza Melissa - Ramos Mendoza Aldair - Flores Aguilar Helen - Tintaya Ccassa Royer
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DOCENTE: Mg. Ing. Edgar Avelino Marcelino Tarrmeño
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR
Ingenieria Ambiental, EDAFOLOGIA, V ciclo, GRUPO A Lima-Perú (2017)
INDICE I. INTRODUCCION ............................................................................................................ 1 II. OBJETIVOS .................................................................................................................... 2 III. MARCO TEORICO ............................................................................................ .......... 2 3.1. Materia orgánica orgán ica de los suelos .............................................. .................................................................................... ...................................... 2 3.2. Origen y composición de la materia orgánica ............................................... ........................................................... ............ 3 3.3. Característica de la materia orgánica de los suelos ............................................... .................................................. ... 6 3.4. Naturaleza y propiedades de la evolución de la materia orgánica .......................... 9 3.5. Composición química q uímica de la materia orgánica ............................................... ......................................................... .......... 11 3.6. Relación Carbono – Nitrógeno Nitrógeno (C/N) ...................................................................... 12 3.7. Característica y propiedades del humus ................................................................. 12 3.2.7. Bioquímica del proceso de formación del humus hu mus ............................................. 13 3.2.7.1. Proceso de descomposición y mineralización de los residuos orgánicos ...... 13
3.8. Métodos para determinar contenido de materia orgánica en muestras de suelo 16
IV. REPORTE DE PRACTICA .................................................... ........................................................................................ .................................... 17 4.1. MATERIALES Y EQUIPOS ................................................................................... ...................................... ............................................. 17 4.2. PROCEDIMIENTOS ................................................... ................................................................................................ ............................................. 18 A) Determinación de la materia orgánica or gánica (método de la incineración) ............................ 18 B) Efectos de la materia orgánica en la densidad de los suelos ..................................... 18 C) Influencia de la materia orgánica en la retención del agua ......................................... 19
4.3. CALCULOS Y RESULTADOS .................................................... ............................................................................... ........................... 19 A) Determinación de la materia orgánica or gánica (método de la incineración) ............................ 19 B) Efectos de la materia orgánica en la densidad de los suelos ..................................... 20 C) Influencia de la materia orgánica en la retención del agua ......................................... 20
4.4. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS ..................................... . 21 4.5. CONCLUSIONES ................................................................................... .................. 21 4.6. DISCUSIONES ................................................................................................ .......... 22 4.7. RECOMENDACIONES .......................................................................................... . 22
V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................ 23 ................................................................................................... ........................................................................ .................... 27 VI. ANEXOS ...............................................
6.1. CUESTIONARIO ............................................... ..................................................................................................... ........................................................ 27 6.2. PANEL DE FOTOGRAFIA ................................................. ..................................................................................... .................................... 30
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I. INTRODUCCION La materia orgánica está constituida por los compuestos de origen biológico que se encuentran en el suelo. Por otro lado, el humus está compuesto de restos post-mortem de vegetales y animales que, depositados en el suelo, son constantemente sometidos a proceso de descomposición, transformación. Es la materia orgánica la cual, parcialmente descompuesta, es incorporada al suelo por los seres vivos, combinando con las más finas partículas de arcilla, después de haber sido transformada a humus por los organismos del suelo para constituir el complejo coloide biológico, el cual desempeña un rol muy importante en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.
II. OBJETIVOS
Diferenciar la velocidad de descomposición de los restos orgánicos, a través de sus características físicas.
Calificar el contenido de la materia orgánica y carbono orgánico del suelo.
Determinar el contenido de materia orgánica y carbono orgánico, a través de su oxidación a altas temperaturas.
Reconocer las etapas y sus características del proceso de descomposición de la materia orgánica.
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III. MARCO TEORICO
3.1. Materia orgánica de los suelos LABRADOR, J (2001), comenta que la fuente original, de lo que entendemos como materia orgánica en el suelo, serán los restos de plantas y animales, en diferentes estados de descomposición, así como la biomasa microbiana. Estos restos tan dispares, que la bioquímica define como “polímeros de compuestos orgánicos” y que podemos denominar “materia orgánica fresca” bajo la acción de factores edáficos, climáticos y biológicos, serán
sometidos a un constante proceso de transformación La materia orgánica absorbe nutrientes disponibles, los fija y los pone a disposición de las plantas, especialmente nitrógeno (NO3, NH4), fósforo (P04) calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na) y otros. Mantiene la vida de los organismos del suelo, esenciales para los procesos de renovación del recurso (Zavaleta, 1992). La materia orgánica que contiene el suelo procede tanto de la descomposición de los seres vivos que mueren sobre ella, como de la actividad biológica de los organismos vivos que contiene: lombrices, insectos de todo tipo, microorganismos, etc. La descomposición de estos restos y residuos metabólicos da origen a lo que se denomina humus. En la composición del humus se encuentra un complejo de macromoléculas en estado coloidal constituido por proteínas, azúcares, ácidos orgánicos, minerales, etc., en constante estado de degradación y síntesis. El humus, por tanto, abarca un conjunto de sustancias de origen muy diverso, que desarrollan un papel de importancia capital en la fertilidad, conservación y presencia de vida en los suelos. A su vez, la descomposición del humus en mayor o 53 menor grado, produce una serie de productos coloidales que, en unión con los minerales arcillosos, originan los complejos órgano minerales, cuya aglutinación determina la textura y estructura de un suelo. Estos coloides existentes en el suelo presentan además carga negativa, hecho que les permite absorber cationes H+ y cationes metálicos (Ca2+, Mg2+, K+ , Na+ ) e intercambiarlos en todo momento de forma reversible; debido a este hecho, los coloides también reciben el nombre de complejo absorbente. (Cano G, Manual de Prácticas de la materia de Edafología)
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La materia orgánica de los suelos siempre ha jugado un rol para mantener de la fertilidad del suelo. El desgaste del carbono de los suelos se ha producido principalmente por el efecto de erosión, oxidación del carbono por efecto del laboreo del suelo, quema de rastrojos y ausencia de incorporación de enmiendas orgánicas y/o uso de abonos verdes. La materia orgánica es esencial para la fertilidad y la buena producción agropecuaria. Los suelos sin materia orgánica son suelos pobres y de características físicas inadecuadas para el crecimiento de las plantas. (Perú Ecológico, 2014).
La materia orgánica se encuentra constituida por compuestos de diferente grado de complejidad, varían de acuerdo al tipo de la materia orgánica, pueden ser de origen vegetal (especie, edad, órgano, etc) o animal (estiércoles) El tamaño y las características químicas de estos compuestos variables o diferenciales de la materia orgánica determinan la velocidad de descomposición en función a su vulnerabilidad al ataque. (M. Tarmeño, 2017)
3.2. Origen y composición de la materia orgánica FITZPATRICK, E (1980), establece que la materia orgánica es esa porción del suelo que incluye restos de animales y plantas en varios estados de descomposición. En los bosques, proviene de las hojas caídas, troncos de árboles muertos y de raíces de árboles. En las praderas, gran cantidad de la materia orgánica viene de las raíces y remates de las hierbas. En las tierras de cultivo, los residuos de las cosechas se añaden a la materia orgánica. BARREIRA, E (1978), indica que la materia orgánica está constituida por la acumulación de residuos vegetales y animales parcialmente descompuestos, se caracteriza por hallarse en continuo proceso de degradación. Aunque muy raramente sobrepasa el 10% (corrientemente alcanza el 2 o 3 %), su influencia, y obliga a que las técnicas culturales conduzcan a un abastecimiento sistemático de reservas húmicas.
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DEMOLON, A (1965), indica que los coloides húmicos no pueden aislarse globalmente sin alteración la materia orgánica de los suelos, ya sea por vía física o bien por vía química. Reveremos el nombre de humus o de ácido húmico para fracción que pasa en solución en medio alcalino y que en este estado goza de propiedades que no pertenecen a los elementos insuficientemente descompuestos. La materia orgánica de los suelos corresponde a compuestos orgánicos Carbonados de diferentes características químicas que se presentan Estrechamente interrelacionados con la fracción inorgánica del suelo, principalmente arcilla. El contenido de carbono orgánico de los diferentes suelos está principalmente determinado por el clima y por el tipo de cantidad de arcilla. (Sierra C. y Rojas C., 2007) El clima determina el grado de acumulación de carbono orgánico en el suelo (materia orgánica) a través de dos factores principales como es la cantidad de precipitación y temperatura. Por otra parte, el tipo y cantidad de arcilla también afecta al grado de acumulación de carbono en el suelo y este efecto interactúa con el suelo, modificando su grado de evolución. La combinación adecuada de humedad y temperatura promueve la formación será de abundante fitomasa. (Sierra C. y Rojas C., 2007)
Esta vegetación se integra e incrementa a través de un largo tiempo el contenido de materia orgánica; sin embargo, esta acumulación alcanza un equilibrio que está determinado por el balance de los dos factores señalados y de la propia interacción producida por la vegetación con el suelo. Normalmente el contenido de carbono del suelo está estrechamente relacionado con el contenido de nitrógeno. A mayor contenido de materia orgánica existe una mayor cantidad de nitrógeno total, lo que no significa que esté disponible. Debe considerarse que el potencial de mineralización es muy afectado por la temperatura del suelo, y por la calidad de la materia orgánica. (Sierra C. y Rojas C., 2007) La materia orgánica del suelo (MO) proviene, en parte, de la incorporación de residuos animales (cadáveres y deyecciones) y restos vegetales (raíces, órganos aéreos, excreciones a
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nivel rizósfera, sustancias solubles de los órganos aéreos transferidas al suelo por el agua de lluvia o rocío, etc.), en distintos estados de descomposición y la biomasa microbiana (Atlas de Suelos República Argentina, 1990) Los elementos que integran estos compuestos son incorporados a la materia orgánica del suelo, C, N, O, S, H. Algunos componentes de la MO, no se originan solamente de los restosvegetales
o
animales, pudiendo provenir de la atmósfera o de los minerales del mismo suelo. Tales los casos del N que en parte es aportado por la atmósfera; el P totalmente de minerales del suelo, S minerales del suelo y agua de lluvia; Ca, Mg, K y micro elementos de los minerales del suelo, agua y polvo atmosférico. En términos medios, la materia orgánica del suelo presenta la siguiente composición: Por su composición elemental:
Carbono (C) 50 %
Oxígeno (O) 40 %
Nitrógeno (N) 5%
Hidrógeno (H) 5 %
Por los compuestos que la forman:
Sustancias húmicas 60-90 %
Sustancias no humificadas 10-40 %
(Atlas de Suelos República Argentina, 1990)
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3.3. Característica de la materia orgánica de los suelos Cualquier residuo vegetal o animal es materia orgánica, y su descomposición lo transforma en materiales importantes en la composición del suelo y en la producción de plantas. La materia orgánica bruta es descompuesta por microorganismos y transformada en materia adecuada para el crecimiento de las plantas y que se conoce como humus. El humus es un estado de descomposición de la materia orgánica, o sea, es materia orgánica no totalmente descompuesta. (Perú Ecológico, 2014)Tiene esencialmente las siguientes características:
Es insoluble en agua y evita el lavado de los suelos y la pérdida de nutrientes.
Tiene una alta capacidad de absorción y retención de agua. Absorbe varias veces su propio peso en agua y la retiene, evitando la desecación del suelo.
Mejora las condiciones físicas, químicas y biológicas de los suelos. Los suaviza; permite una aeración adecuada; aumenta la porosidad y la infiltración de agua, entre otros. Es una fuente importante de nutrientes, a través de los procesos de descomposición con la participación de bacterias y hongos, especialmente. Absorbe nutrientes disponibles, los fija y los pone a disposición de las plantas. Fija especialmente nitrógeno NO3, NH4), fósforo (P04) calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na) y otros. Mantiene la vida de los organismos del suelo, esenciales para los procesos de renovación del recurso.
Aumenta la productividad de los cultivos en más del 100 % si a los suelos pobres se les aplica materia orgánica.
Las fuentes más importantes de materia orgánica para los suelos son los abonos verdes, los residuos de cosechas, el estiércol y la turba.
Los abonos verdes son cultivos con el propósito de enterrarlos para proveer de materia orgánica. La gradual descomposición de la materia orgánica provee de
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nutrientes; mejora la textura del suelo; evita la pérdida por lavado, y retiene el agua. Hay especies especialmente recomendadas como la crotalaria, la kudzu, la alfalfa y algunas otras.
Los residuos de cosechas comprenden los rastrojos de los cultivos. En el Perú existe la pésima costumbre de quemar los rastrojos y de esta manera se priva a los suelos de la materia orgánica necesaria.
El uso de estiércol o guano de animales es una práctica muy arraigada. Su aplicación muestra efectos positivos en los cultivos, especialmente los intensivos.
En el país existen yacimientos de turba, especialmente en la Sierra, cuyo uso se está difundiendo para fines de jardinería y cultivos en invernaderos. Las turberas son acumulaciones de materia vegetal en zonas pantanosas y que pueden llegar a varios metros de profundidad.
En la actualidad se está difundiendo la producción del humus de lombriz a través de la lombricultura. ( Universidad Cientifica del Sur, 2015)
La Materia Orgánica del Suelo (MOS) contiene la mayor cantidad de C de la superficie de la Tierra (2,157-2,293 Pg; Pg =1015 g), el doble del presente en la atmósfera (760 Pg), y de 2 a 3 veces mayor que el de todos los organismos vivientes en el conjunto de ecosistemas terrestres (Batjes, 1996; Prentice et al., 2001). Además, debido a su presencia ubicua y su participación en casi todos los procesos del suelo constituye un factor determinante de la calidad y de la salud de los suelos, un concepto relativamente moderno sobre la funcionalidad del suelo, que se refiere a “las características
biológicas, físicas y químicas que son esenciales para una productividad sostenible a largo plazo con el mínimo de impacto ambiental“. (Arias et al., 2005)
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La MO juega un papel clave en la fertilidad de los suelos como fuente de nutrientes para las plantas y fuente de energía para los microorganismos, y a través de funciones de tipo biológico, químico y físico, derivadas de las muchas y variadas reacciones gobernadas o mediatizadas por la MOS, entre las que se incluyen cambio iónico, oxidación-reducción, capacidad tampón, complejación de metales y adsorción de compuestos orgánicos naturales y/o xenobióticos. De hecho, un aumento de los stock de C en los suelos degradados por la puesta en cultivo es una garantía de aumento de su fertilidad (1 T de C = 20-40 kg ha-1 de trigo), lo que en términos productivistas permitiría asegurar las necesidades alimentarias, sobre todo en la Agricultura de subsistencia del tercer mundo que utilizan pocos aportes externos (Lal, 2004) Recientemente el papel de la MO estabilizada en los suelos ha sido puesto en alza por su función como sumidero y fuente de CO2, gas con efecto invernadero (Ciais et al., 1995; Schimel, 1995; Steffen et al., 1998). El aumento de la concentración de CO2 atmosférico por la combustión de recursos fósiles y la desforestación constituye hoy en día uno de los grandes problemas ambientales. Para almacenar C y así disminuir la concentración de CO2 emitido por la actividad humana será necesario intervenir sobre los sumideros de C situados en la biosfera continental. La reserva superficial más grande de C susceptible de reaccionar a los modos de gestión es el suelo, que almacena 1600 Gt de C
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Figura N° 1: Esquema del ciclo global del C. Reservas en Gt y flujos en Gt año-1 (adaptado de IGBP, 1998)
Fuente: http://digital.csic.es
3.4. Naturaleza y propiedades de la evolución de la materia orgánica La materia orgánica en el suelo sufre una serie de alteraciones cuyas vías varían según Sean las condiciones del medio, en especial si este es aerobio, es decir que es el que se detalla, o anaeróbicos.
Descomposición con efectos de fragmentación y catabolismo.
Mineralización (Paso a formas inorgánicas)
Humificación (Reorganización y neoformación de productos orgánicos)
(Porta J., López-Acevedo M. y Roquero C., 2003)
El mejor modelo conceptual para describir los procesos que experimentan los materiales
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orgánicos desde su incorporación al suelo y las interrelaciones que se producen puede esquematizarse como la siguiente figura. Figura N° 2: Esquema simplificado del proceso
Fuente: Edafología para la agricultura y el medio ambiente, página 183, 2003 La MO y sus procesos de descomposición, mineralización y humificación tienen gran importancia en el medioambiente:
Es fundamental para completar el ciclo del carbono (ver Figura 1). Si se interrumpe, se acumularían los residuos hasta que los suelos se convirtieran en un basural. Pronto no podrían desarrollarse los vegetales superiores por falta de N, intercambio de nutrientes, dificultades en la retención de agua.
Es una fuente de CO2 necesaria para mantener constante su nivel en laatmósfera. Se estima que la fotosíntesis consume aproximadamente 8 x 10 10Mg año-1 de CO2. El contenido de CO2 en la atmósfera es de aproximadamente 0,7 x 1012 Mg y de 0,5 x 10 12 Mg en el agua del mar. Si no se repone continuamente mediante la descomposición de los residuos orgánicos, el contenido actual de 0.03% de CO2 en la atmósfera se agotaría en pocos años. La actividad biótica del suelo aporta aproximadamente 13,5 x 10 10 Mg año-1 deCO2.
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Es una fuente energética básica que posibilita todo el conjunto deprocesos biológicos que ocurren en el suelo. Los únicos que escapan a esta consideración son los microorganismos autótrofos (por ej.: nitrificadores).
Es fuente básica de N y muy importante de S y P del suelo. Juega unpapel preferencial en la agregación y estructuración, en la pedogenésis y tiene efectos directos sobre la retención de agua y el desarrollo vegetal. (Universidad Científica del Sur, 2015)
3.5. Composición química de la materia orgánica PLASTER, E (2005), expone que la materia orgánica está compuesta de complejos compuestos que contienen carbono. Los átomos de carbono, al contrario que otros elementos, forman cadenas largas de forma natural. Estas proporcionan un armazón al que se adhieren otros elementos como el hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y azufre, para constituir la amplia serie de compuestos orgánicos necesarios para la vida. DONAHUE, R., MILLER, R. y SHICKLUNA, J (1981), establecieron que la materia orgánica es principalmente carbono (cerca del 58%) con menos cantidades de hidrogeno, oxígeno y otros elementos. Los átomos de los carbonos unidos entre sí en cadenas de carbono son el “esqueleto” básico de los materiales orgánicos. Los átomos de hidrogeno y oxigeno
añadidos a muchos de los átomos de carbono, más pequeñas cantidades de nitrógeno, azufre, fosforo y otros elementos hacen el resto de las sustancias orgánicas que abarcan lignina y proteínas, aminoácidos, celulosa y oreos carbohidratos, aceites ceras y taninos.
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3.6. Relación Carbono – Nitrógeno (C/N) BARREIRA, E (1978), indica que en la capa arable de los de los cultivados de la región templada humedad esta relación C/N tiende a estabilizarse en valores que oscilan entre 10 y 12. Son más bajas en las regiones áridas que en las húmedas, así como también son menores en las regiones cálidas que en las frías. Cuando se incorporan materiales orgánicos de relación C/N amplia (generalmente mayor de 20), la flora microscópica se produce con rapidez y el N soluble del suelo desaparece al ser utilizado por los microorganismos. Esta actividad que tare como consecuencia la perdida de C orgánico en forma de anhídrido carbónico, va disminuyendo al mismo tiempo que se vigoriza la nitrificación. BARREIRA, E (1978), explica que si la relación es mayor a 33 se estima que el N es netamente inmovilizado y la mineralización se hace con lentitud por la escasez de este elemento, mientras que con una relación menor de 17 se produce una intensa mineralización. Con relaciones entre 17 y 33 los procesos de mineralización se inmovilizan y equilibran. Si la relación desciende a 6 o aún menos, la mineralización se hace tan lentamente que es necesario aportar nuevos materiales orgánicos para activarla.
3.7. Característica y propiedades del humus FOTH, H (1985), comenta que el humus es prácticamente insoluble en agua, aunque una parte del mismo pude formar suspensiones coloidales en agua pura. En gran parte es soluble en álcali diluido y algunos de los constituyentes del humus pueden disolverse en soluciones acidas. Una de las propiedades más importantes y características del humus es su contenido de nitrógeno, que ordinario varía del 3 al 6%, aunque con frecuencia la concentración de nitrógeno pude ser mayor o menor que esas cifras. El contenido de carbono es menos variable y en general se estima en un 58%. Aproximadamente la mitad de la materia orgánica de los suelos está formada por las denominadas Sustancias Húmicas( SH) que no son estructuralmente comparables a los
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constituyentes de la biomasa; se forman en el propio suelo a partir de productos provenientes de la alteración o la biodegradación de los residuos orgánicos (Schnitzer y Khan, 1972). Su composición química es variable, por lo que su caracterización molecular aporta datos de interés acerca de la estabilidad y calidad ambiental de los ecosistemas, de su fertilidad potencial y de la actividad físico químico de los correspondientes suelos (Stevenson, 1982).
3.7.1. Bioquímica del proceso de formación del humus KONONOVA, M (1982), expresa que en suelo los restos orgánicos se someten a cambios, cuyas causas son las siguientes: ‐ La oxidación parcial y la hidrólisis de las sustancias orgánicas de que están formados-hidratos de carbono, taninos, grasas- se provocan por la acción del agua, luz, aire, reacciones acida o básica del suelo. ‐ La influencia de los fermentos de los tejidos, cuya acción en las plantas muertas adquiere un carácter unilateral, oxidante, lo que contribuye a la formación de productos de condensación de tinte oscuro.
3.7.1.1. Proceso de descomposición y mineralización de los residuos orgánicos:
Los residuos orgánicos añadidos al suelo son primeramente particionados y separados en sus componentes orgánicos básicos por acción mecánica de la mesofauna, este proceso se llama ¨Descomposición¨ La acción continúa posteriormente por medio de las enzimas extracelulares liberadas por los vegetales y microorganismos fundamentalmente heterótrofos. Estos organismos son capaces de aprovechar la energía que contienen las unidades orgánicas básicas que se separan en la descomposición y oxidar las por medio de enzimas intracelulares: ¨Mineralización¨ La mineralización consiste en la transformación de un elemento desde la forma orgánica a una inorgánica, por actividad de los microorganismos. Los microorganismos incorporan
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continuamente al suelo un amplio rango de compuestos orgánicos que constituyen sus propios tejidos microbianos, que son consumidos en la mineralización. El número y grupo de microorganismos participantes depende del proceso de descomposición, cantidad, calidad de la MO agregada al suelo y a su vez del tipo de suelo. Es importante destacar que los restos animales difieren de los vegetales y también los vegetales provenientes de ecosistemas forestales difieren de los de una pastura natural y éstos a su vez de los de un sistema cultivado. Si la descomposición y mineralización se produce en aerobiosis, los productos finales de la descomposición son: CO2, NO3, SO4, H2O, Residuos resistentes y una gran cantidad de energía que es liberada y usada por los microorganismos en sus procesos metabólicos. La transformación posterior produce sustancias humificadas. Si la descomposición y mineralización se produce en anaerobiosis, hay organismos que pueden utilizar estos compuestos orgánicos como aceptores de electrones de su respiración. Operan con menor nivel de energía que los aeróbicos y son menos eficientes. Los productos finales de la descomposición en anaerobiosis son: CH4, H2, RCOOH, NH3, R-NH2, R-SH, H2S y residuos resistentes. Los procesos metabólicos de descomposición, mineralización y síntesis son más lentos y hay acumulación de residuos orgánicos sin humificar. La descomposición y mineralización ocurre en tres etapas: 1) Reacción de distintos componentes del cadáver o restos vegetales entre sí, inmediatamente o poco después de la muerte del organismo. El proceso de mayor interés desde el punto de vista cuantitativo, es la reacción de compuestos fenólicos con proteínas de las células. Un ejemplo bien visible es el cambio de color pardo - otoñal de las hojas de los árboles antes de caer. 2) Destrucción mecánica de los residuos por la fauna, DESCOMPOSICION y simultánea mezcla con los componentes del suelo, particularmente arcillas y microorganismos. Las modificaciones químicas en esta etapa son muy leves. 3) Metabolización de los compuestos partidos y mezclados por microorganismos, MINERALIZACION. Puede establecerse un orden en la velocidad de descomposición de los
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distintos polímeros orgánicos, ej.: cuanto mayor el contenido de lignina del resto orgánico, tanto más lento es el proceso. A la inversa, cuanto mayor el contenido de proteínas, bases y fósforo, tanto más rápido resulta. La presencia de principios inhibidores (restos resiníferos de acículas de pino, hojas de eucaliptus), retardan la mineralización. Hasta la eliminación de los inhibidores por lavado o previa acción de hongos, no continúa la mineralización. El carbono orgánico del suelo (COS) es un componente importante del ciclo global del C, ocupando un 69,8 % del C orgánico de la biosfera (FAO, 2001)
Figura N° 3: Proceso de descomposición y mineralización de los residuos orgánicos
Fuente: Universidad Científica del Sur, 2015
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3.8. Métodos para determinar contenido de materia orgánica en muestras de suelo Para poder determinar la materia orgánica muerta hay varios métodos, sicontiene
el
suelo presencia de arena se utiliza la calcinación expuesta a una temperatura promedio de 500-600ºC con este método se puede obtener los datos de una manera más rápida. (Steubing, Godoy, & Alberdi, 2001) El contenido de materia orgánica total del suelo se puede determinar de varias formas; por calcinación de la muestra de suelo, por oxidación de la muestra con dicromato de potasio y por oxidación con peróxido de hidrógeno (agua oxigenada). A continuación algunos métodos para la determinación de la materia orgánica del suelo (Chiroque M, 2012):
CALCINACIÓN Este método determina el contenido total de materia orgánica que posee el suelo, completo o en alguna de sus fracciones. Debe tenerse presente que con este método se obtienen valores más altos en el contenido de materia orgánica del suelo, ya que con él se volatizan todas las formas de carbono orgánico presentes en la muestra. Involucra destruir de alguna manera la materia orgánica en el suelo. Se pesa la muestra la muestra y se coloca en un crisol de cerámica para luego ser calentada entre 6 a 8 horas en un grado de temperatura de 350 y 440ºC.(Nelson y Sommers, 1996; ASTM, 2000. : Blume et al, 1990) La manera de hacer esta determinación de la materia orgánica del suelo consiste en:
Se pesa una muestra de 6 ó 7 g de suelo seco al aire y tamizado a 2 mm (o en la fracción requerida) y se coloca en crisoles de porcelana.
Se seca el conjunto (la muestra y el crisol) en horno a 105º C hasta peso constante (aproximadamente entre 24 y 48 horas), se retira del horno y se deja enfriar en desecador, luego se pesa.
Se calcina la muestra en una mufla a 650 ó 700º C, durante 3 ó 4 horas.
Se retira de la mufla el conjunto, se deja enfriar en desecador y se pesa nuevamente.
Se calcula la diferencia de peso entre las medidas antes y después de calcinar; esta diferencia de peso equivale a la cantidad de materia orgánica que se perdió de la muestra por efecto de la calcinación.
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Se expresa la diferencia de peso en porcentaje (%), con respecto al peso inicial de la muestra (seca a 105º C) y ese es el porcentaje de materia orgánica que tenía aquella.
MÉTODO DE WALKLEY Y BLACK Con este método se estima el contenido de carbono orgánico total de una muestra de suelo, completo o de alguna de sus fracciones. Es el método más utilizado en los laboratorios edafológicos para evaluar la materia orgánica del suelo. Según el Soil Survey Laboratory [Laboratorio de Estudios de Suelos] (1995), este método actúa sobre las formas más activas del carbono orgánico que posee el suelo y no produce una oxidación completa de dichos compuestos, por lo que se deben hacer ajustes a los resultados obtenidos en el laboratorio, cuando se quieren expresar en términos de contenido de materia orgánica. El SSL (1996) recomienda utilizar un factor de corrección igual a 1.724, asumiendo que la materia orgánica tiene 58% de carbono orgánico.
IV. REPORTE DE PRÁCTICA
4.1. MATERIALES Y EQUIPOS
Muestra de materia orgánica
Muestra de suelo de las lomas de Lúcumo
Beaker
Mufla
Embudo de vidrio
Papel filtro
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Pizeta
Probeta
Crisol
4.2. PROCEDIMIENTOS
A) DETERMINACION DE LA MATERIA ORGANICA (METODO DE LA INCINERACION) a. Pesar 5 gr de suelo de lomas de lúcumo y colocarlo en un crisol. b. Colocar en un crisol los 5 gramos de muestra de lomas. (M) c. Colocar en la Mufla por 12 horas a 500°C d. Pesar el crisol con suelo después de sacar de la mufla. (A) e. Calcular la cantidad de M.O.
B) EFECTOS DE LA MATERIA ORGANICA EN LA DENSIDAD DE LOS SUELOS a. Determinar la densidad aparente del suelo y de la M.O (estiércol) por separado por el método de la probeta.
10g de estiércol
20g de suelo
b. Evaluar cómo influye el estiércol en la densidad del suelo
15 g de suelo + 5 g de M.O 10 g de suelo + 10 g de M.O
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C) INFLUENCIA DE LA MATERIA ORGANICA EN LA RETENCION DEL AGUA a. Pesar 15 g de suelo más 5 g de M.O. b. Colocar en un embudo con papel filtro y saturarlo con 100 mL de agua. c. Al día siguiente tomar una muestra de suelo con M.O húmeda (P2) y colocar a estufa por 24 horas a 105 °C. d. Pesar suelo seco a estufa (P3) y determinar la cantidad de agua retenida.
4.3. CALCULOS Y RESULTADOS A) DETERMINACION DE LA MATERIA ORGANICA (METODO DE LA INCINERACION) . () = − . () = . − . . = .
. (%) =
.
×
. (%) = . %
-
Determinación de contenido de carbono . () = () × . () = . . (%) = () × . (%) = . %
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B) EFECTOS DE LA MATERIA ORGÁNICA EN LA DENSIDAD DE LOS SUELOS
MUESTRA
DENSIDAD APARENTE (g/ml)
Estiércol ( 10g)
0.31
Suelo de Lomas (20g)
0.91
MUESTRA
DENSIDAD APARENTE (g/ml)
Suelo (15g) + Estiércol ( 5g )
0.65
Suelo (10g) + Estiércol ( 10g)
0.46
C) INFLUENCIA DE LA MATERIA ORGÁNICA EN LA RETENCIÓN DE AGUA =
=
−
×
. − . .
= . %
×
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4.4. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS - Nuestro suelo tiene un alto contenido de materia orgánica en estado fresco por lo tanto de carbono también. - La incorporación de materia orgánica aumenta el valor de las densidades del suelo y así fue de acuerdo a nuestros resultados. - La materia orgánica mejor la retención del agua; en nuestra muestra de suelo mejoró notoriamente su retención debido al alto contenido de materia orgánica
4.5. CONCLUSIONES
Se determinó exitosamente el porcentaje de materia orgánica del suelo a través de oxidación por altas temperaturas de Lomas de Lúcumo dando como categoría de suelo con contenido NORMAL de M.O. (4.6%). Así mismo, se determinó el porcentaje de C orgánico (2.67%)
Según a la prueba de influencia de estiércol de vaca en la densidad del suelo se puede concluir que, como se vio previamente en la teoría, la materia orgánica DISMINUYE tanto la densidad aparente como real. Esto por las sustancias húmicas y su propiedad de crear flóculos por acción metabólica de la biomasa generando incremento en la porosidad y aumento de volumen en el suelo.
Así mismo se logró determinar la capacidad de retención de agua (17.41%)
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4.6. DISCUSIONES
La cantidad determinada de M.O. en Lomas de Lúcumo de la parte alta contiene relación interesante a ciertas prácticas de caracterización fisicoquímicas anteriores. Uno de ellas (la más notable) la Capacidad de Intercambio catiónico. Por su cantidad normal de M.O. tiene una relativamente baja C.I.C. y asimilación de nutrientes. También guarda congruencia con el pH de suelo. Debido a la baja concentración de M.O. se justifica la baja acidez del suelo (6.2 pH).
En las propiedades físicas los tres tipos de materia orgánica expuesta en laboratorio (vaca, conejo y gallina) se comprueba la influencia de M.O. en la disminución en la densidad de los suelos de Lomas de Lúcumo. En todos los casos se observó una notable diferencia en la densidad aparente de cada mesa de trabajo siendo el de mayor influencia el de Vaca y el de menor, gallina. Esto por distinto mecanismo del sistema digestivo de cada animal y la flora bacteriana que participa en ella
También se discute que no existe relación en la influencia de M.O. en el suelo de Lomas de Lúcumo ni por su altura ni a la textura del mismo.
4.7. RECOMENDACIONES
La materia orgánica a estudiar, así como el suelo, debe estar seca y triturada. Sin importar la forma del estiércol, debe estar en dichas condiciones a su estudio.
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V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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MATERIA-ORGANICA
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VI. ANEXOS 6.1. CUESTIONARIO 1. Mencione algunas propiedades del suelo que son afectadas por la materia orgánica.
La estructura puede definirse como la ordenación de las partículas individuales del suelo en unidades secundarias, a las que se denomina agregados, de mayor tamaño y con un carácter persistente, junto con el espacio de huecos que llevan asociadas. La estructura pues, surgirá a partir de las interacciones fisicoquímicas entre las arcillas y los grupos funcionales de la materia orgánica. La importancia de la estructura del suelo es clara, ya que nos permite diferenciar los suelos de los materiales geológicos. Los huecos contenidos en los agregados van a permitir la transferencia de aire y agua en el suelo, incidiendo por tanto en la actividad de los microorganismos y en el crecimiento vegetativo. Además, la estructura condiciona toda una serie de propiedades del suelo como: -Evita el sellado y la formación de costras superficiales al secarse la superficie del suelo. -Favorece la infiltración el agua y la germinación de las semillas. -Permite el desarrollo de la microflora aeróbica. -Favorece la actividad de la microfauna del suelo, actividad que repercutirá a su vez favorablemente en el mantenimiento de una buena estructura. -Influye positivamente sobre la capacidad de retención de agua en el suelo. -Favorece las prácticas culturales. 2. Explique en qué cosiste el proceso de humificación de la materia orgánica.
De los seres vivos que habitan el suelo los microorganismos (bacterias y hongos) son los más importantes ya que descomponen los restos vegetales transformándolos al final en materia inorgánica (mineralización). Los productos de la mineralización son:
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H2O, CO2, NH4, y otras sales. Parte de estos productos pasan a la disolución del suelo y parte son incorporados a la fracción sólida. Existe también una microfauna compuesta por protozoos, arácnidos, gusanos, etc. así como seres vivos superiores tales como la raíces de las plantas y ciertos animales como los topos, que, aunque no intervienen directamente en el proceso de mineralización sí ayudan a fragmentar y disgregar el material del suelo favoreciendo el trabajo de bacterias y hongos. Los restos orgánicos no se mineralizan directamente, sino que van transformándose en compuestos orgánicos cada vez más sencillos (humificación) hasta convertirse en moléculas inorgánicas. El conjunto de compuestos húmicos forma el humus de color negro. Proceso de Humificación y Mineralización
3. ¿Qué es mineralización y que factores influyen en su velocidad?
El proceso de mineralización es fundamental para el reciclaje de la materia orgánica, ya que al transformarse en compuestos inorgánicos (sales minerales) pueden ser utilizados de nuevo por las plantas. La presencia de microorganismos es, por tanto, imprescindible para el desarrollo vegetal. Sin ella, el suelo perdería rápidamente sus nutrientes convirtiéndose en un cúmulo de materia muerta sin descomponer. La velocidad de mineralización de la materia orgánica es realizada por microorganismos y depende de dos factores fundamentales (que influyen en la actividad de estos microorganismos): la presencia de oxígeno y la temperatura. Es por esto que en suelos fríos o encharcados (como en el norte de Europa) la mineralización es más lenta, mientras que en suelos de climas áridos la mineralización es mucho más rápida cuando se hará un suelo se está inyectando aire en él, por lo que
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se acelera la mineralización. Si dejamos el suelo sin laboreo estamos, por el contrario, ralentizando la mineralización de la materia orgánica que contiene).
4. Complete el siguiente cuadro:
REGION
COEFICIENTE DE MINERALIZACION
Costa
2-3%
Sierra (Valle interandino)
1-2.5%
Sierra (Puna)
1-2.5%
Selva alta
1-2%
Selva baja
4-10%
5. La capa arable (20 cm) de un suelo franco de Jauja (3400 m.s.n.m.) presenta 2.4% de materia orgánica. ¿Qué cantidad de nitrógeno mineral es disponible por hectárea anualmente?
0.2m x 100m x 100m = 2000 m3 2000 m3 x 106cm3/m3 x 1.5 gr/cm3 = 3000 TM Cantidad de M.O 0.024 x 3000TM = 72 TM Cantidad de N. Orgánico 0.05 x 72 TM = 3.6 TM Cantidad de N. Inorgánico 0.01 x 3.6 TM = 0.036 TM Cantidad de N. Inorgánico = 36kg
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6.2. PANEL DE FOTOGRAFIA Figura N° 4: Muestra de suelo de las lomas
Fuente: Propia, 2017
Figura N° 5: Muestra de suelo salina
Fuente: Propia, 2017
Figura N° 6: Beaker
Fuente: Propia, 2017
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Figura N° 7: Papel filtro
Fuente: Propia, 2017
Figura N° 8: Probeta
Fuente: Propia, 2017
Figura N° 9: Embudo
Fuente: Propia, 2017
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Figura N° 10: Pesando 5 g de la muestra
Fuente: Propia, 2017
Figura N° 11: Colocando 5 g de suelo en un crisol
Fuente: Propia, 2017 Figura N° 12: Colocando en la Mufla
Fuente: Propia, 2017
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Figura N° 13: Pesando 10 g de estiércol
Fuente: Propia, 2017 Figura N° 14: Pesando 20 g de suelo
Fuente: Propia, 2017 Figura N° 15: Determinando la densidad de la M.O
Fuente: Propia, 2017
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Figura N° 16: Determinando la densidad del suelo
Fuente: Propia, 2017
Figura N° 17: Pesando 15 g de suelo
Fuente: Propia, 2017
