clase 3 sustancias húmicas 1
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2ª edición del curso:“Elaboración de abonos orgánicos y biológicos de interés en agricultura“Granada, 29 y 30 de junio de 2017
Conceptos teórico-prácticos para la elaboración de abonos orgánicos de naturaleza húmica
Dr. Germán Tortosa Dept. Microbiología del Suelo y Sistemas SimbióticosEstación Experimental del Zaidín (EEZCSIC).http://www.compostandociencia.com Email: [email protected]@gmail.com
● La materia orgánica (MO)
● Factor limitante de la fertilidad
● Mejora propiedades físicas:– Estabilidad estructural (acción cementante)– Mejora la porosidad – Control de la temperatura y radiación
● Mejora propiedades químicas:– Capacidad de cambio iónico– Capacidad tamponante– Procesos redox
● Mejora propiedades biológicas:– Biodiversidad– Microorganismos como materia orgánica– activa
● HUMUS y Sustancias Húmicas (SH):– MO presente en el suelo (investigadores principio siglo XIX):
● Achard (1786): extracción turba con álcali y precipitado oscuro y amorfo tras acidificar● De Saussure (1804): concepto de humus como materia orgánica oscura del suelo. También
el primero en proponer su papel en la nutrición vegetal● Thaer (1809): Desarrolla en profundidad su papel en el crecimiento de las plantas● Berzelius (1839): concepto de ácido húmico como la fracción soluble en álcali e insoluble
en medio ácido● A finales del siglo XIX se llegó a la conclusión que el humus estaba compuesto por una
mezcla compleja de sustancias orgánicas, la mayoría de ellas de naturaleza coloidal con débiles propiedades ácidas.
● Waksman (1936): concepto humus para hacer referencia a la totalidad de la materia orgánica presente en el suelo.
● Humus: amplio espectro de constituyentes de naturaleza orgánica que proviene de la degradación biológica y bioquímica de restos animales y vegetales, así como productos del metabolismo de los microorganismos
● Dos categorías de MO en la naturaleza:
– Sustancias no húmicas ● Estructura química definida
(carbohidratos, péptidos, aminoácidos, grasas, lípidos, etc.)
– Sustancias húmicas (SH)● Las SH se encuentran en todos los
ambientes terrestres y acuáticos, siendo aproximadamente el 50% de la MO total del suelo.
Para el estudio propiedades químicas y coloidales de las SH, es necesario su extracción con disolventes.
Tipos de Sustancias húmicas (SH)
Según su solubilidad, se clasifican en tres grupos con características químicas diferenciadas:
ÁCIDOS HÚMICOS: ÁCIDOS HÚMICOS: Extraíbles en medio básico e insolubles en medio ácido
ÁCIDOS FÚLVICOS: ÁCIDOS FÚLVICOS: Solubles en medio ácido
HUMINAS: HUMINAS: Insolubles en disoluciones alcalinas
Sustancias húmicas
Sustancias húmicas
Procedencia de los materiales orgánicos de partida Compleja combinación de factores químicos, biológicos y ambientales en la humificación
● Teoría de la lignina (lignoproteica)● Teoría polifenólica● Teoría combinada
Teorías sobre la formación de las SH:Sustancias húmicas
Problemática de elucidación de modelos:– Ambas teorías operativas (depende de los ambientes)– Estructura química (controversia)– Número de moléculas precursoras enorme– Número de combinaciones posibles mucho mayor
Teorías sobre la formación de las SH:
–
– Evolución histórica de elucidación de modelos estructurales de las SH:
● Fijación de conceptos y una nomenclatura extensiva (17801850).
● Presentación de la primera fórmula estructural detallada (19201970).
● Distintas tentativas para derivar modelos sin detalles químicos (19501960).
● Aplicación de técnicas analíticas modernas para un mejor entendimiento de la estructura (hasta la actualidad).
Sustancias húmicas
Teorías sobre la formación de las SH:–
Tres vertientes aceptadas:
● 1) Teoría lignoproteica y polifenólica:– SH son macromoléculas– Conformación variable– Lignina como principal elemento– Esqueleto carbonado (CC)
● 2) Asociaciones moleculares formadas por moléculas “relativamente pequeñas“ ligadas por interacciones débiles
– Dispersión molecular en los procesos de purificación
– Variación según el proceso de extracción usado
● 3) Restos moleculares de naturaleza hidrofílica e hidrofóbica (estructuras miscelar o pseudomiscelar)
Sustancias húmicas
Son una mezcla de compuestos Son una mezcla de compuestos orgánicos muy complejaorgánicos muy compleja
Son un concepto “experimental“ Son un concepto “experimental“
Fuentes de sustancias húmicas (SH):
1) El suelo (Carbones):● Turba, lignito y Leonardita
–
Sustancias húmicas
Fuentes de sustancias húmicas (SH):
1) El suelo (Carbones):● Turba, lignito y Leonardita● Fuente no renovable● ¿Autorizado en AE?
–
Sustancias húmicas
Fuentes de sustancias húmicas (SH):Sustancias húmicas
Fuentes de sustancias húmicas (SH):
2) Composts y vermicomposts ● Fuente renovable (si autorizado en AE)● Menos humificado que los carbones● Fácil de hacer● Compost >>vermicompost
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Extracto húmico, ácido húmico y huminas● Álcali: KOH (sustituible por cenizas de madera)
– pH sobre 1012 (cuidado con la salinidad)● Factores que afecta la extracción:
– Relación de extracción (peso compost vs líquido extractante)– Tiempo de extracción– Concentración del extractante– Calor aplicado– Tiempo de calor aplicado
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Relación de extracciónRelación de extracción (peso compost vs líquido extractante)● 1/4 = 0,25● 1/5 = 0,20● 1/10 = 0,10● 1/20 = 0,05● 1/40 = 0,025
Relación más grande da unos– extractos más concentrados
Más concentración de KOH
solubiliza más materia orgánica
Casi todo son AH
–
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Relación de extracciónRelación de extracción (peso compost vs líquido extractante)● 1/4 = 0,25● 1/5 = 0,20● 1/10 = 0,10● 1/20 = 0,05● 1/40 = 0,025
Rendimiento de extracción
es similar, aunque mejora con
la más diluida
Cantidad de carbono que se
solubiliza con respecto al
que hay–
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Tiempo de extracciónTiempo de extracción (P/V 1/20)
La concentración aumenta
con el tiempo (aunque no mucho)
– Más concentración de KOH
solubiliza más materia orgánica
– Casi todo son AH
–
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Tiempo de extracciónTiempo de extracción (P/V 1/20)
–
– El rendimiento de la
extracción aumenta con el
tiempo–
–
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Tiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 hTiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 h (P/V 1/20)
La concentración aumenta
con el tiempo de calor aplicado
(aunque no mucho)
Con pocas horas de calor se
obtiene la mayor cantidad
Más concentración de KOH
solubiliza más materia orgánica– Casi todo son AH
–
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Tiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 hTiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 h (P/V 1/20)
El rendimiento aumenta
con el tiempo de calor aplicado
(aunque no mucho)
– Con pocas horas de calor el
aumento es muy grande –
– Prácticamente podemos disolver
casi toda la MO del compost
–
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Tiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 hTiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 h (P/V 1/20)
Con pocas horas de calor el
podemos degradar los AH en AF
– MO más asimilable
–
Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):Sustancias húmicas
Sistema de extracción:● Muestra y líquido● Agitación● Calor
– Sistema de filtración– Obtendremos :
● Extracto húmicos (soluble)● Humatos (no soluble)
Sistema de precipitación
Sistema de secado– Otros...–
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):Sustancias húmicas
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):Sustancias húmicas
–
– https://www.youtube.com/watch?v=t9PrZVD6So– https://www.youtube.com/watch?v=M1oH_xatvxs– https://www.youtube.com/watch?v=cMpVJ1d5YyQ– https://www.youtube.com/watch?v=WRnVIm6Zuoc–
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Aplicaciones de las sustancias húmicas (SH):
– Principalmente agrícolas (hay otras...)– Amplia gama de productos comerciales disponibles– Fracción más activa de la MO (fertilización) – Abono orgánico Abono orgánico vs bioestimulante bioestimulante
● Fuente de nutrientes y MO● Favorece la germinación de las semillas● Estimula la elongación de las raíces● Incrementa la CIC y el contenido en MO del suelo● Favorece la solubilidad de los nutrientes del suelo (quelatos de Fe)● Efecto hormonal de tipo auxinas (ácido indol acético, AIA)● Incrementa el metabolismo oxidativo (ROS)
Aplicaciones de las sustancias húmicas (SH):
–
Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
–
Sustancias húmicas
Aplicaciones de las sustancias húmicas (SH): Dosis: dependen del cultivo
Forma de aplicación:● Líquida (la más común):
– Diluida en función del cultivo (cuidado con el pH)– Suelo– Sistema de riego– Aplicación foliar
● Sólida (la más moderna): – Ácidos húmicos– Humatos potásicos
Conclusiones:
Fracción más activa de la MO– Propiedades fertilizantes y bioestimulantes– Fáciles de obtener de forma casera:
● Compost o vermicompost (también estiércoles)● Extracción alcalina (concentración de cenizas)● Sistema de agitación● Calor (agua caliente para hacer la extracción)● Filtración: Extracto húmico (liquido) y humatos (sólido)
– Fáciles de aplicar:● Diluido● Líquido y sólido
Receta básica para elaborar un abono húmico: Elegir un compost y/o vermicompost de calidad
– Extractante:
● Sustituto de KOH: cenizas de madera (hay que hacer pruebas)● pH alcalino, entre 1213 (cuidado con la salinidad)
– Relación de extracción:
● 1:5 ó 1:10 (también 1:20): 1 kg de compost + 5 litros de agua con cenizas...– Tiempo de extracción:
● Mínimo 4 horas y máximo 24 horas– Sistema de agitación:
● Hélice de acero inoxidable (pH alcalinos) o insuflando aire (sistema té de compost)– Calor (muy importante):
● Usar agua caliente desde el principio– Filtración:
● Líquido (extracto húmico) y sólido (humato)