Contenido 1.
INTRODUCCIÓN ............................................................. ..................................................................................................................... ........................................................ 3
2.
MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO.......................................................... .......................................................................................... ................................. 4 2.1.
Origen y composición de la materia orgánica edáfica. ................................................. 4
2.2.
Funciones de la materia orgánica. .......................................................... ................................................................................ ...................... 7
2.2.1.
Características físicas...................................... físicas............................................................................................. ....................................................... 7
2.2.2.
Características químicas. ................................................................. ....................................................................................... ...................... 9
2.2.3.
Características biológicas. ............................................................... ................................................................................... .................... 10
2.3.
3.
2.3.1.
Propiedades físicas. .............................................................. ............................................................................................. ............................... 11
2.3.2.
Propiedades químicas y fisicoquímicas. .............................................................. 12
2.3.3.
Propiedades biológicas ......................................................... ........................................................................................ ............................... 12
2.4.
Transformación de la materia orgánica. ............................................................ ..................................................................... ......... 13
2.5.
Proceso de descomposición y mineralización de los residuos orgánicos. .................. 14
2.6.
Síntesis de las sustancias húmicas. ......................................................... ............................................................................. .................... 17
2.7.
Humificación biológica y abiológica. ..................................................................... ........................................................................... ...... 19
2.8.
Factores que influyen en la humificación. ......................................................... .................................................................. ......... 20
NATURALEZA Y PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS HUMICAS........................................... 21 3.1.
Humus .................................................................... ......................................................................................................................... ..................................................... 21
3.2.
Influencias del humus .................................................................. ................................................................................................. ............................... 21
3.2.1.
Influencia física del humus .............................................................. .................................................................................. .................... 21
3.2.2.
Influencia química del humus ......................................................... ............................................................................. .................... 21
3.2.3.
Influencia biológica del humus...................................................................... ............................................................................ ...... 22
3.3.
4.
Propiedades del suelo. ................................................................. ................................................................................................ ............................... 11
Clasificación de las sustancias húmicas. ............................................................. ...................................................................... ......... 22
3.3.1.
Huminas..................................................................... ............................................................................................................... .......................................... 22
3.3.2.
Ácidos húmicos......................................................... .................................................................................................... ........................................... 23
3.3.3.
Ácidos fúlvicos .......................................................... ..................................................................................................... ........................................... 23
CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO. ............................................................. 24 El contenido de MO de los lo s suelos varía en función de: .......................................................... .......................................................... 24 a) Relieve. ............................................................................................................ ................................................................................................................................ .................... 24 b) Clima. .................................................................................................................................. ......................................................................................................................... ......... 24 c) Vegetación. ..................................................................... .......................................................................................................................... ..................................................... 25 d) Material Original. O riginal. ................................................................................................................ ................................................................................................................ 25 e) Tiempo. ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... 25 f) Acción Acc ión antrópica. ................................................................................................................. 25
5.
CONCLUSIÓN .................................................................. ....................................................................................................................... ..................................................... 26
6.
FUENTES DE INFORMACIÓN................................................................. ................................................................................................ ............................... 28 6.1.
Bibliográficas ..................................................................... ............................................................................................................... .......................................... 28
6.2.
Electrónicas ........................................................... ................................................................................................................. ...................................................... 28
1. INTRODUCCIÓN A continuación presentamos un tema que nos habla de la materia orgánica del suelo. Siempre que se habla de fertilidad de un suelo se toma en cuenta principalmente la cantidad de macro y micronutrientes que el suelo puede proveer a las plantas, dejando en segundo plano un aspecto muy importante acerca de la fertilidad del suelo: la cantidad de materia orgánica. La materia orgánica representa, aproximadamente, el 5% en el volumen de un suelo ideal. A pesar de ser un porcentaje relativamente pequeño, su presencia es altamente importante en el crecimiento de las plantas. La adición de residuos orgánicos al suelo, provenientes de plantas y animales y su posterior descomposición por los microorganismos, establecen dos procesos que determinan el nivel al cual se acumula materia orgánica en los suelos. Las plantas son la principal fuente de materia orgánica, ya que parte de sus hojas, tallos, flores, frutos y generalmente todo el sistema radical, se quedan en el suelo cuando el cultivo es cosechado. Estos residuos generalmente son frescos, es decir, poseen aproximadamente entre 60 a 90% de humedad, lo cual depende del tipo de residuo orgánico. Esto significa que entre el 40 a 10% de materia seca podría incorporarse al suelo y su composición es muy variada: carbohidratos, grasas, aceites, lignina y proteínas, son los principales constituyentes y ellos son fuentes de carbono, hidrógeno y oxígeno, así como también, en el caso de las proteínas, de nitrógeno, azufre, hierro, fósforo, los cuales pudieran ser aprovechables por las plantas una vez que los microorganismos descomponen estos compuestos.
2. MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO. La materia orgánica es uno de los componentes del suelo, en pequeña porción, formada por los restos vegetales y animales que por la acción de la microbiota del suelo son convertidos en una materia rica en reservas de nutrientes para las plantas, asegurando la disponibilidad de macro y micronutrientes. Cuando son agregados restos orgánicos de origen vegetal o animal, los microorganismos del suelo transforman los compuestos complejos de origen orgánico en nutrientes en forma mineral que son solubles para las plantas; pero este proceso es lento, por lo tanto la materia orgánica no representa una fuente inmediata de nutrientes para las plantas, sino más bien una reserva de estos nutrientes para su liberación lenta en el suelo.
2.1. Origen y composición de la materia orgánica edáfica. 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 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 Numerosos investigadores han reconocido efectos beneficiosos en la aplicación de la materia orgánica en el suelo, en cuanto a las mejoras observadas con respecto a las características químicas, físicas y biológicas del mismo. La materia orgánica forma parte del ciclo del nitrógeno, del azufre y del fósforo, contribuye a la asimilación de nutrientes, mejora la estructura y la retención de agua del suelo y da soporte a todo un mundo de microorganismos cuya actividad resulta beneficiosa para el cultivo. Las raíces, tallos, restos de hojas, flores, materiales orgánicos lavados procedentes de la parte aérea de la planta, células y exudados de las raíces, animales y microorganismos muertos o las deyecciones forman en su origen la materia orgánica del suelo, además de la materia orgánica incorporada al suelo por la actividad humana: restos de cosechas o enmiendas orgánicas de distintas procedencias y en diversos estados de descomposición. 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 menor grado, produce una serie de productos coloidales que, en unión con los minerales arcillosos, originan los complejos organominerales, 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. Otro dato relevante con respecto a la materia orgánica es su afinidad por los metales pesados. Cuando éstos se encuentran en disolución, a menudo forman complejos orgánicos solubles, que pueden polimerizarse sobre los complejos moleculares del humus. También pueden formar directamente complejos insolubles con los compuestos del humus. De esta forma, la materia orgánica del suelo a menudo actúa como almacén de estos elementos, si bien puede transferirlos a la vegetación o a la fase acuosa si se produce su descomposición en medio ácido u oxidante. Otro componente orgánico de los suelos es el ácido fúlvico, que es un tipo de ácido húmico débilmente polimerizado, que interviene en el proceso de podsolización. Junto con las arcillas y el hierro presentes en el suelo, este ácido forma complejos coloidales que por lixiviación son desplazados hasta cierta profundidad, donde finalmente floculan como consecuencia de actividad bacteriana. Los restos vegetales son cuantitativamente más importantes que los residuos animales.
En una planta madura los compuestos más importantes, varían entre los siguientes valores: - 30 %
- 50 %
- 28 %
-8%
- 15 %
- 95 %
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 restos vegetales 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 microelementos de los minerales del suelo, agua y polvo atmosférico. En términos medios, la MO del suelo presenta la siguiente composición: Por su composición elemental:
Por los compuestos que la forman:
-90 % -40 %
La materia orgánica fresca (es decir, sin descomponer) está formada por los componentes de los animales o vegetales: hidratos de carbono simples y complejos (monosacáridos, polisacáridos como la celulosa, el almidón o el glucógeno, glicosilaminas, hemicelulosas, etc.); compuestos nitrogenados (proteínas y componentes, ácidos nucleicos y componentes, vitaminas, alcaloides, etc.); lípidos (grasas, ácidos grasos, ceras, fosfolípidos, pigmentos,
vitaminas, etc.); ácidos orgánicos (cítrico, fumárico, málico, malónico, succínico); polímeros y compuestos fenólicos (ligninas, taninos, etc.) y elementos minerales. Todos estos componentes de la materia viva sufren una serie de transformaciones que originan lo que conocemos como materia orgánica propiamente dicha, que consiste en un material dinámico (termodinámicamente inestable), ligado a los ciclos del carbono, nitrógeno, del fósforo y del azufre, a la reducción del hierro y el manganeso en el suelo y a otros muchos procesos y que puede llegar a estabilizarse en función de los parámetros ambientales (temperatura, pH, humedad, contenido iónico, poblaciones de microorganismos, etc.). En el suelo coinciden los materiales orgánicos frescos, las sustancias en proceso de descomposición (hidratos de carbono, etc.) y los productos resultantes del proceso de humificación. Todos ellos forman la materia orgánica del suelo. Los restos vegetales son cuantitativamente más importantes que los residuos animales.
2.2. Funciones de la materia orgánica. La materia orgánica tiene funciones muy importantes en el suelo y en general, en el desarrollo de una agricultura acorde con las necesidades de preservar el medio ambiente y a la vez, más productiva. Para ello es necesario partir del conocimiento de los procesos que tienen lugar en el suelo (ciclos de nutrientes) y de la actividad biológica del mismo, con el fin de establecer un control de la nutrición, del riego y del lavado de elementos potencialmente contaminantes. A modo indicativo, se citan a continuación los efectos de la materia orgánica sobre las características físicas, químicas y biológicas del suelo:
2.2.1. Características físicas. La materia orgánica disminuye la densidad aparente del suelo (por tener una menor densidad que la materia mineral), contribuye a la estabilidad de los agregados, mejora la tasa de infiltración y la capacidad de retención de agua. Existen numerosos estudios sobre la mejora de estas características tras el aporte de materia orgánica, aunque no queda bien claro qué estadio de la materia orgánica favorece qué proceso.
La materia orgánica viva de origen vegetal se caracteriza por una estructura celular abierta. Las partículas de cortezas o corcho o las fibras vegetales tienen células en su interior que contribuyen a aumentar la porosidad del suelo (porcentaje de poros), es decir, aumenta el número de poros que son capaces de retener agua o aire sin aumentar el volumen total de suelo. Los espacios vacíos que se forman en la interface entre las partículas orgánicas y minerales pueden contribuir al aumento de la conductividad hidráulica del suelo. Debido al efecto físico del tamaño de las partículas, la materia orgánica aumenta la capacidad de retención de agua de suelos arenosos y aumenta la capacidad de aireación de suelos arcillosos. Tolera mejor los efectos mecánicos del paso de maquinaria por tener una mayor elasticidad que la materia mineral. Al cohesionar los suelos arenosos contribuyen a reducir las pérdidas de suelo por erosión superficial. En todos los suelos en general favorece la estructura agregada que limita el arrastre de partículas de suelo, canalizando a la vez el paso del agua a través del mismo. Además, los residuos orgánicos fácilmente descomponibles dan lugar a la síntesis de compuestos orgánicos complejos que actúan ligando las partículas del suelo favoreciendo la formación de agregados, lo que repercute en una mejora de la aireación y de la retención de agua. La materia orgánica tiene también efectos importantes sobre la temperatura del suelo. La materia orgánica tiene una conductividad térmica más baja que la materia mineral, mientras que las diferencias en la capacidad calorífica son bajas porque dependen del contenido de humedad. Al tener una conductividad térmica baja, la materia orgánica mantiene las temperaturas constantes en el tiempo, reduciéndose las oscilaciones térmicas. Al tener un color más oscuro que el suelo mineral disminuye la radiación reflejada, calentándose más.
2.2.2. Características químicas. La materia orgánica tiene un papel importante en la mejora de la disponibilidad de micronutrientes (principalmente hierro, manganeso, zinc y cobre) para las plantas así como en la reducción de los efectos tóxicos de los cationes libres. Muchos metales que precipitarían en suelos en condiciones normales, se encuentran mantenidos en la solución del suelo en forma quelatada. Es probable que estos micronutrientes sean transportados hacia las raíces de las plantas en forma de quelatos complejos solubles. La materia orgánica mejora la nutrición en fósforo, es posible que a través de favorecer el desarrollo de microorganismos que actúan sobre los fosfatos. Es posible que la formación de complejos arcillo-húmicos o la quelatación contribuyan a solubilizar los fosfatos inorgánicos insolubles. Parece que las sustancias húmicas aumentan la liberación de potasio fijado a las arcillas. La mayor parte del nitrógeno almacenado en el suelo se encuentra en forma orgánica, por lo tanto, la disponibilidad de materia orgánica influye directamente en la disponibilidad de nitrógeno. La materia orgánica contiene un número elevado de grupos funcionales (carboxílicos, hidroxílicos, aminoácidos, amidas, cetonas y aldehidos). Entre ellos, son los grupos carboxílicos los que contribuyen en mayor grado a la adsorción de moléculas de agua en forma de puentes de hidrógeno o enlaces coordinados. Los grupos funcionales de la materia orgánica proporcionan capacidad de intercambio catiónico, contribuyendo por tanto a aumentarla en suelos con bajo contenido en arcilla. También proporcionan una mayor capacidad tampón, lo que afectará a la cantidad de enmienda a utilizar si se desea subir el pH (mayor cantidad de enmienda a mayor capacidad tampón). La materia orgánica suele acidificar el medio, favoreciendo así indirectamente la absorción de nutrientes por las plantas.
2.2.3. Características biológicas. La materia orgánica sirve de fuente de energía para los microorganismos del suelo. Favorece la presencia de lombrices que contribuyen a estructurar el suelo. Algunos materiales orgánicos presentan actividad supresora frente a hongos y se utilizan para combatir hongos patógenos. La supresión puede ser biótica o abiótica y puede deberse a diversos factores, entre ellos, factores físicos relacionados con la disponibilidad de oxígeno y el drenaje, un pH inadecuado al desarrollo de los microorganismos patógenos, presencia o ausencia de elementos como el nitrógeno, etc. La materia orgánica puede proporcionar actividad enzimática. Parece que existen enzimas activas adsorbidas al humus o a las partículas de arcilla no ligadas a las fracciones vivas. Una de las más abundantes es la ureasa. En general las enzimas contribuyen a hidrolizar moléculas de cadena larga, haciendo disponibles para las plantas algunos elementos resultantes de la hidrólisis Algunos productos derivados de la descomposición de la materia orgánica, como los derivados fenólicos, afectan al balance hormonal inhibiendo o favoreciendo la actividad de las hormonas vegetales. Algunos materiales como las cortezas, contienen sustancias que inhiben el crecimiento y que se eliminan generalmente mediante el compostaje. Existen también algunas hormonas ligadas a la materia orgánica, como las auxinas, o el etileno que se libera en condiciones reductoras (por ejemplo, por exceso de agua). La materia orgánica puede adsorber reguladores de crecimiento que se pueden añadir de forma externa. También tiene un papel importante en la absorción de pesticidas aplicados al suelo. La materia orgánica puede servir de vehículo de diversos microorganismos de interés. Entre ellos, los inóculos de Rhizobium, Azotobacter, de hongos vesículoarbusculares, ectomicorrizas y agentes de control biológicos (tipo Trichoderma).
Resumiendo, podemos decir que la materia orgánica contribuye al crecimiento vegetal mediante sus efectos en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Tiene: • Función nutricional la que sirve como fuente de N, P para el desarrollo
vegetal. • Función biológica la que afecta profunda mente
las actividades de
organismos de micro flora y micro fauna. • Función física y físico-química
la que promueve una buena estructura
del suelo, por lo tanto mejorando la labranza, aireación y retención de humedad e incrementando la capacidad amortiguadora y de intercambio de los suelos. El humus también juega un rol en los suelos a través de sus efectos en la absorción de micronutrientes por las plantas y la performance de herbicidas y otros químicos de uso en agricultura. Debe enfatizarse que la importancia de cada factor dado variará de un suelo a otro y dependerá de condiciones ambientales tales como el clima y la historia agrícola.
2.3. Propiedades del suelo. La materia orgánica tiene una gran importancia en la génesis y fertilidad del suelo.
2.3.1. Propiedades físicas. Confiere al suelo un determinado color oscuro Estructura. Da lugar a una buena estructura, estable. Las sustancias húmicas tienen un poder aglomerante, las cuales 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 radiaciones 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. Por otra parte, como ya hemos mencionado, el humus tiene un poder aglomerante y da agregados que protegen a sus partículas elementales de la erosión. Protege al suelo de la contaminación. La materia orgánica adsorbe plaguicidas y otros contaminantes y evita que estos percolen hacia los acuíferos.
2.3.2. Propiedades químicas y fisicoquímicas. Las sustancias húmicas tienen propiedades coloidales, debido a su tamaño y carga (retienen agua, hinchan, contraen, fijan soluciones en superficie, dispersan y floculan). La materia orgánica es por tanto una fase que reacciona con la solución del suelo y con las raíces.
Capacidad de cambio. La materia orgánica fija iones de la solución del suelo, los cuales quedan débilmente retenidos, están en posición de cambio, evita 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.
2.3.3. Propiedades biológicas Aporte de nutrientes a los microorganismos y fuente de energía.
2.4. Transformación de la materia orgánica. Los restos orgánicos de toda naturaleza, desde su llegada, son descompuestos más o menos rápidamente por los organismos del suelo. Cuando se incorpora materia orgánica fresca al suelo el 60-70% de su masa se transforma en un intervalo de unos pocos meses a 2 años (fase de descomposición y mineralización). Simultáneamente, una parte se reorganiza en compuestos más estables, compuestos humificados, que presentan velocidades de mineralización mucho más lentas, 1,5% o 2% anual. de esta manera, la materia orgánica fresca es así transformada poco a poco, dando lugar por una parte a elementos minerales solubles o gaseosos y por otra parte, a los compuestos humicos o humus. En el siguiente esquema se muestra el proceso simplificado.
La MO y sus procesos de descomposición, mineralización y humificación tienen gran importancia en el medioambiente:
Es fundamental para completar el ciclo del carbono. 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 CO 2 necesaria para mantener constante su nivel en la atmósfera. Se estima que la fotosíntesis consume aproximadamente 8 x 10 10 Mg año-1 de CO2. El contenido de CO 2 en la atmósfera es de aproximadamente 0,7 x 10 12 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 CO 2 en la atmósfera se agotaría en pocos años. La actividad biótica del suelo aporta aproximadamente 13,5 x 1010 Mg año-1 de CO2.
Es una fuente energética básica que posibilita todo el conjunto de procesos 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 un papel preferencial en la agregación y estructuración, en la pedogenésis y tiene efectos directos sobre la retención de agua y el desarrollo vegetal.
2.5. 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 meso fauna, 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 oxidarlas 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 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, NO 3-, SO42- , 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: CH 4, 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 si 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, descomposición 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, mineralización. Puede establecerse un orden en la velocidad de descomposición de los 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. RESUMIENDO: El proceso de descomposición y mineralización de restos orgánicos, es un proceso exotérmico. La descomposición y mineralización libera 4-5 calorías por gramo de material. Como resultado de estos procesos en el suelo se producen 5 fracciones de diferente estabilidad biológica: • Residuos carbonados de bajo peso mo lecular. • Residuos precursores del humus. • Lignina y productos resistentes. • Biomasa del suelo (incluyendo células y productos de síntesis microbiana). • Material orgánico sorbido sobre los coloides del suelo.
En la siguiente figura se presenta un esquema del proceso de descomposición y mineralización y síntesis de sustancias húmicas.
2.6. Síntesis de las sustancias húmicas. Los residuos de bajo peso molecular dan lugar a la formación de los precursores, que se transforman luego en sustancias húmicas. Se representa simultáneamente la mineralización de estos compuestos y la interacción de los organismos con los monómeros y sustancias húmicas ya formadas. Los monómeros a partir de los cuales se ha de producir la nueva síntesis son: Azúcares y sus derivados (hexosas, pentosas, ácido urónico y poliurónicos, etc.); Alcoholes; Aminoácidos; Ácidos grasos; Bases púricas y pirimidínicas. En las siguientes figuras se presentan esquemas de formación de las sustancias húmicas.
Antes de entrar en el proceso de polimerización y síntesis de sustancias húmicas, los monómeros sufren una serie de transformaciones cuya característica común es incrementar su reactividad. Estos intermediarios, llamados "precursores", tienen características especiales a partir de las cuales se explica su reactividad y la posibilidad de polimerizarse y formar sustancias húmicas: a) Posibilidad de formar estructuras de tipo quinónico (núcleos con posibilidad de polimerizarse). b) Posibilidad de formar radicales libres (sustancias donde se presentan C con electrones sin compartir). c) Existen sustancias que sin cumplir con a) y b) son capaces de co-polimerizar con estos precursores reactivos. Los precursores para formarse requieren oxígeno (por ej.: introducción de OH en ciclos, pasaje de fenoles a quinonas). Sin embargo, si existe un exceso de oxígeno la oxidación continúa y los monómeros mineralizan a CO2 y H2O. Por lo tanto, el medio en que se van a formar los polímeros de tipo húmico se conoce
como microaerófilo (con O2, pero no demasiado). Las reacciones entre radicales libres pueden ser catalizadas por metales y en algunos casos puede ser autocatalítica (por ej. la oxidación de fenol a quinona es autocatalizada por los fenoles). Figura 6 Esquema de formación de las sustancias húmicas.
2.7. Humificación biológica y abiológica. En la humificación biológica, la mayor parte de los procesos de resíntesis de sustancias húmicas en el suelo tiene lugar por la actividad de la microflora y sus enzimas. Este es el caso de la mayoría de los suelos agrícolas y de pastoreo, donde el humus resultante es de alto grado de polimerización, de color oscuro, no muy ácido, con adecuada saturación de bases, buen contenido de N ( relación C/N de 14 o inferior ) y baja solubilidad.
La humificación abiológica, de muy baja proporción en suelos, tiene su expresión más pura en las turberas ácidas, pero predomina en los suelos podzólicos. Los procesos de polimerización a partir de los precursores proceden
sin intervención de microorganismos. Las sustancias húmicas formadas en ese medio son muy ácidas, de muy escasa saturación de bases, bajo contenido de N (relación C/N de 15 a 30), de pesos moleculares relativamente bajos y en consecuencia más solubles. La combinación de los compuestos húmicos con material inorgánico es muy escasa. La humificación abiológica es considerablemente más lenta que la biológica.
2.8. Factores que influyen en la humificación. Los factores que influyen en el sentido e intensidad del proceso de humificación pueden clasificarse en internos y externos. Estos factores afectan la actividad biológica y los procesos físico-químicos que condicionan la humificación biológica y abiológica.
Los factores internos se refieren a la naturaleza de los residuos que se incorporan: proporción y naturaleza de los glúcidos, ligninas, taninos, proteínas, etc.
Los factores externos son los referentes al medio, el suelo y las condiciones climáticas.
Aireación: Se considera óptimo un medio suficientemente aireado pero con alternancia de períodos cortos y poco pronunciados de anaerobiosis. Al comienzo de la descomposición de la materia orgánica, las condiciones semiaeróbicas favorecen la oxidación de los glúcidos, ácidos orgánicos y taninos; que contribuyen a la elevación de la temperatura y la acidez. Si el medio es excesivamente anaeróbico, disminuye la velocidad del proceso favoreciendo la presencia de productos residuales a expensas de la formación de humus.
Humedad: La humedad es indispensable para el proceso de humificación pero su exceso redunda en perjuicio de la aireación, con las consecuencias antes señaladas. La alternancia de humedad tiende a favorecer el enriquecimiento en humus.
Temperatura: En general las temperaturas medias del suelo, con adecuada humedad, aumentan la acumulación de humus. Un aumento de temperatura, acelera la mineralización y disminuye la síntesis de humus.
Acidez: Un pH cercano al neutro, con suficiente cantidad de alcalinotérreos favorece la acumulación de humus. Aumenta con la presencia de material arcilloso silicatado, debido a la formación de los complejos húmico-arcillosos.
3. NATURALEZA Y PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS HUMICAS. El humus existe en un estado dinámico. Es continuamente degradado y reestructurado por la flora microbiana edáfica.
3.1. Humus El humus es la sustancia compuesta por ciertos productos orgánicos de naturaleza coloidal, que proviene de la descomposición de los restos orgánicos por organismos y microorganismos benéficos (hongos y bacterias). Se caracteriza por su color negruzco debido a la gran cantidad de carbono que contiene. Se encuentra principalmente en las partes altas de los suelos con actividad orgánica. El humus también es considerado una sustancia descompuesta a tal punto que es imposible saber si es de origen animal o vegetal.
3.2. Influencias del humus 3.2.1. Influencia física del humus
Incrementa la capacidad de intercambio catiónico del suelo.
Da consistencia a los suelos ligeros y a los compactos; en suelos arenosos compacta mientras que en suelos arcillosos tiene un efecto de dispersión.
Hace más sencillo labrar la tierra, por el mejoramiento de las propiedades físicas del suelo.
Evita la formación de costras, y de la compactación.
Ayuda a la retención de agua y al drenado de la misma.
Incrementa la porosidad del suelo.
3.2.2. Influencia química del humus
Regula la nutrición vegetal.
Mejora el intercambio de iones.
Mejora la asimilación de abonos minerales.
Ayuda con el proceso del potasio y el fósforo en el suelo.
Produce gas carbónico que mejora la solubilidad de los minerales.
Aporta productos nitrogenados al suelo degradado.
3.2.3. Influencia biológica del humus
Aporta microorganismos útiles al suelo.
Sirve a su vez de soporte y alimento de los microorganismos.
No tiene semillas perjudiciales (p.ej. malas hierbas) por la temperatura que alcanza durante la fermentación.
Mejora la resistencia de las plantas.
3.3. Clasificación de las sustancias húmicas. Las sustancias húmicas pueden ser subdivididas en grandes fracciones de acuerdo a sus diferentes solubilidades en reactivos ácidos o alcalinos, ver la figura siguiente.
3.3.1. Huminas Constituyen el grupo más heterogéneo obtenido por este fraccionamiento debido a que se hallan en él tanto las sustancias más humificadas (más
condensadas, de mayor edad, más estables, más polimerizadas, más aromáticas), como algunos compuestos que se hallan recién al comienzo de su transformación en los suelos. Sin embargo, en horizontes con buena actividad biológica la proporción de sustancias poco transformadas en la fracción de huminas es relativamente baja. Por lo tanto en la práctica puede afirmarse que esta fracción comprende los compuestos más estables, con mayor proporción de estructuras aromáticas, elevado grado de polimerización, color muy oscuro, combinada en gran medida con arcillas, siendo la fracción de mayor edad dentro de las orgánicas.
3.3.2. Ácidos húmicos El peso molecular de este grupo de sustancias se encuentra entre 2.000 y 100.000. Su antigüedad y estabilidad son algo menores que en las huminas. Es la fracción que presenta mayor capacidad de intercambio: las huminas ya perdieron parte de los grupos reactivos (carboxilos y fenoles) responsables del fenómeno, mientras que los ácidos fúlvicos son más susceptibles de pérdida por lavado y difusión en el perfil por ser de menor peso molecular.
3.3.3. Ácidos fúlvicos Son los componentes de menor peso molecular y mayor solubilidad, poseen en general mayor proporción de cadenas alifáticas que las fracciones anteriores. Puede establecerse una secuencia de estas fracciones que establece un aumento o disminución de determinadas características. La relación entre ácidos húmicos y fúlvicos es variable según el ambiente en que se haya formado la materia orgánica. Los suelos de bosque (Alfisoles, Spodosoles y Ultisoles) se caracterizan por un mayor contenido de ácidos fúlvicos que los suelos de pradera (Molisoles). Asimismo, los ácidos húmicos de los alfisoles y spodosoles son menos aromáticos que los ácidos húmicos de los Molisoles.
4. CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO. El contenido de materia orgánica de los suelos varía entre 0,5 y 15 % de acuerdo con su génesis. Los contenidos se pueden clasificar en: < 1% bajo; 1-2% medio bajo; 2-4 % medio; 4-8% alto; 8-12 % muy alto y >12% extremadamente alto (turberas). En los suelos no cultivados, la cantidad depende de los factores formadores. Cuando el suelo se coloca en producción agrícola se alcanza un nuevo equilibrio que depende de las prácticas culturales y del tipo de suelo, con una pérdida neta de materia orgánica.
El contenido de MO de los suelos varía en función de: a) Relieve. Actúa en varios sentidos. Uno de ellos se refiere a la humedad que siempre es mayor en las partes bajas en comparación con las altas. Ello da mayor posibilidad de masa vegetal y en consecuencia mayor aporte de MO. Se agrega a ello que cuando se presenta exceso de agua, retarda la descomposición-mineralización y aumenta el contenido de MO del suelo. Otro aspecto está relacionado con la erosión. Las pendientes en general están sujetas a problemas de erosión, con la pérdida de la capa superficial del suelo que es la que recibe el material orgánico y en consecuencia su acumulación en los bajos. También el relieve puede dar mayor o menor exposición y ángulo de incidencia a las radiaciones solares, las que determinan la temperatura y producción vegetal que influyen en el contenido de MO del suelo.
b) Clima. Cualitativamente es el factor de mayor influencia dependiendo de la temperatura y las precipitaciones. Cuanto mayores son las precipitaciones mayor la vegetación y en consecuencia el aporte de MO al suelo. Cuanto más alta la temperatura, si bien favorece el crecimiento vegetal, acelera la descomposición de la materia orgánica, por lo tanto menor contenido de MO del suelo. La relación precipitación - temperatura puede resumirse así:
• Clima húmedo: mayor producción vegetal, mayor MO del suelo. • Clima cálido: mayor descomposición, menor MO en el suelo • Clima frío: menor desco mposición, mayor MO del suelo. • Clima seco: menor producción vegetal, menor MO del suelo.
c) Vegetación. En formaciones de bosques, particularmente en climas húmedos, la MO se acumula en superficie en los primeros centímetros y luego decae bruscamente. En cambio, en formaciones herbáceas se distribuye con mayor homogeneidad.
d) Material Original. La naturaleza del material original, particularmente en lo que se refiere a los minerales presentes, en el sentido de que cuanto mayor la disponibilidad de elementos tanto mayor el crecimiento vegetal y en consecuencia el aporte de MO al suelo. La textura del material tiene también sus efectos en el sentido de que las texturas gruesas en general retienen menor contenido de MO, mientras que las finas tienden a ser más ricas y menos aireadas presentando mayor contenido de MO.
e) Tiempo. Partiendo de la regolita, la que carece de MO, en la medida que el suelo evoluciona se va enriqueciendo en materia orgánica. Al llegar un suelo a su climax se entiende que el nivel de la misma se estabiliza. El equilibrio se alcanza en un período que varía entre 110 a más de 1.500 años.
f) Acción antrópica. La acción del hombre puede aumentar, disminuir o mantener el nivel de MO de un suelo conforme al manejo, el que deberá ser el adecuado para cada marco ecológico a efectos de mantener, el nivel de MO. Los cultivos de cosecha, particularmente aquellos que dejan poco rastrojo, producen con los años una disminución del contenido de MO de los suelos, mientras que las praderas permanentes bien manejadas tienden a enriquecerlo.
5. CONCLUSIÓN La materia orgánica si bien no supone una fuente mera e inmediata de nutrimentos, es de suma importancia para una buena conformación del suelo. La materia orgánica en lo suelos está compuesta de restos orgánicos de origen vegetal y animal que, por acción de las bacterias, hongos, protozoos y actinomicetos presentes en el suelo, es transformada, e parte, en una sustancia coloidal de coloración oscura conformada por moléculas
polímeros de elevado peso molecular y de resistencia a degradación que le confiere a los suelos buenas características. El segundo producto de la acción de los microorganismos son los macro y micronutrientes derivados de los compuestos orgánicos que luego so mineralizados. Este proceso de mineralización es lento y por lo tanto representa solo una reserva de nutrimentos para las plantas a largo plazo. La importancia de la materia orgánica en cuanto a fertilidad de los suelos radica en que la presencia de ésta en el suelo mejora las propiedades físicas del mismo, como disminución de la densidad aparente de suelos muy compactos, mejora de la conductividad hidráulica, una mejor segregación de los agregados del suelo. Las mejoras químicas que aportan la MO a los suelos es el aumento de la capacidad de intercambio catiónico (CIC), buena disponibilidad de los macro y micronutrientes a largo plazo; aunque también significa un aumento de la conductividad eléctrica (salinidad) del suelo. La materia orgánica, en el plano práctico, es desplazada a segundo lugar debido a que no significa un aporte masivo e inmediato de nutrientes. Generalmente en la práctica en tema de fertilidad y manejo del suelo se prefiere la fertilización química y el uso de maquinaria agrícola por su rapidez y bajo costo, además de que en grandes extensiones de terreno la aplicación de fertilizantes es una tarea fácil usando maquinaria agrícola, dejando los abonos orgánicos a las pequeñas parcelas.
6. FUENTES DE INFORMACIÓN 6.1. Bibliográficas Labrador
Moreno J. 1996. la Materia orgánica en los agrosistemas.
Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Ed Mundi-Prensa. Mc
Laren, R.G. and K.C. Cameron.1994. Soil Science. An introduction to
the properties and management of N.Z. soil. Ed
Oxford University Press SSS Special Publication Number 19. 1987.
Soil fertility and organic Matter as Critical Component of Production Systems. Ed.Madison.
6.2. Electrónicas
