Materia Orgánica del suelo

Unidad I

MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO

Síntesis de la Materia Orgánica de un suelo:

Al ingresar un compuesto orgánico al suelo, dependiendo de su naturaleza y grado de

descomposición , se genera una intensa actividad , donde en primer lugar interviene la

mesofauna , la que produce la destrucción física del compuesto orgánico , posteriormente

actúa la microflora del suelo , la que termina por hidrolizar los compuestos más complejos

en unidades más sencillas , dando inicio a la síntesis de polímeros húmicos , proceso

denominado humificación.

Importancia de la relación C/N en la síntesis de la Materia orgánica de un suelo:

Una Materia Orgánica de suelo en equilibrio presenta una baja relación C/N, la cual es

aproximadamente de 10. Cuando el compuesto orgánico que se ingresa al suelo tiene una

alta relación C/N , ocurre una inmovilización transitoria de Nitrógeno , la cual puede perdurar

varias semanas . Este efecto negativo , denominado * hambre de Nitrógeno * , debe evitarse

con un adecuado manejo . Al ser alta la relación C/N, en la descomposición de la materia

orgánica donde se verifica una etapa rápida de hidrólisis de compuestos sencillos, actúan

preferentemente los hongos, al contrario, si ésta relación es baja , actúan primeramente las

bacterias , dado que éstas son más exigentes en Nitrógeno.

-- Síntesis de la Materia Orgánica de un suelo

-- Esquema simplificado de hidrólisis de compuestos complejos

-- Puede ver e imprimir la imagen correspondiente en la siguiente dirección:

http://www.manualdelombricultura.com/csos/organica/un1.pl

Mineralización de la Materia Orgánica del suelo:

Este proceso de degradación , realizado permanentemente en el suelo , adquiere especial

relevancia cuando se lo analiza desde el punto de vista del aporte de nutrientes como son el

Nitrógeno , Fósforo , Azufre y algunos micronutrientes. La Materia Orgánica del suelo se va

degradando y entrega estos nutrientes a la solución del suelo , proceso que se produce

extensivamente en la mayor parte de los sistemas de manejo tradicional de los suelos

dedicados a las actividades silvoagropecuarias , lo que en definitiva genera una sostenida

disminución de la Materia Orgánica del suelo y un incremento del CO2 liberado , uno de los

compuestos responsables del efecto invernadero.

Cabe destacar, que la síntesis y mineralización de la Materia Orgánica del suelo , son

procesos gobernados por las actividades biológicas del suelo, las que incluyen grupos de

diversos microorganismos y sus enzimas asociadas.

Composición química de la Materia Orgánica del suelo y su importancia:

En general, la materia orgánica del suelo posee grupos carboxílicos, fenólicos y alcohólicos,

grupos amino, grupos sulfhidrilo , grupos fosfatos , lo que explica que sea una verdadera

reserva de los nutrientes Nitrógeno , Azufre , Fósforo.

Por ser una fuente de Carbono fácilmente asimilable , es un nicho ecológico que permite la

vida y nutrición de una variada población de microorganismos , la cual , en definitiva es la

que regula el aporte de nutrientes a las plantas y mejora las condiciones físicas del suelo. 

Adicionalmente, la Materia Orgánica forma compuestos cementantes de partículas , entre

ellos polisacáridos y glomalinas , lo que otorga una mayor estabilidad a los suelos por la

formación de agregados estables al agua.

Otras propiedades químicas de la Materia Orgánica del suelo:

Posee una alta capacidad de intercambio catiónico , superior a las arcillas , y una elevada

capacidad detoxificante de metales pesados y de aluminio.

Composición microbiológica de la Materia Orgánica del suelo:

Los microorganismos del suelo, están representados entre otros por bacterias, hongos,

protozoos, virus, algas. Para tener una idea , en un centímetro cúbico de suelo fértil pueden

encontrarse hasta 100 millones de bacterias , representando a más de 5.000 especies , de

las cuales sólo el 1% es conocida. En cuanto a los hongos, en 1 gramo de suelo fértil es

posible encontrar varios cientos de miles, representando más de 100.000 especies.

Si se toma como base sólo la capa arable de un suelo , que en promedio se consideran los

primeros 20 centímetros , y una densidad cercana a 1gramo por centímetro cúbico , se tiene

como resultado aproximadamente 2 millones de kilógramos de suelo , donde los

microorganismos como las bacterias y hongos representan una biomasa significativa, la cual

oscila entre 1 a 3 toneladas por hectárea en el caso de las bacterias y entre 2 a 5 toneladas

por hectárea en el caso de los hongos, determinando que bacterias y hongos representan

entre el 0.2 y 0.4 % de la capa arable.

Importancia de los microorganismos presentes en la Materia Orgánica del suelo:

Esta biomasa, si bien representa un pequeño porcentaje de la capa arable , es el verdadero

motor que permite el accionar de la mayor parte de los ecosistemas terrestres , permitiendo

el desarrollo de una serie de actividades que son fundamentales, entre las cuales , cabe

mencionar las siguientes:

* Controlar el flujo de nutrientes a las plantas en general ( Ejemplo: fijación de Nitrógeno

atmosférico a través de la simbiosis bacteria nitrificante - planta de leguminosa )

* Controlar el ciclado de nutrientes como el Carbono , Nitrógeno , Azufre , además de incidir

en la mineralización de la Materia orgánica del suelo , controlando la liberación de Fósforo y

micronutrientes como son el Hierro , Zinc , Cobre , entre otros.

* Contribuir a la detoxificación de contaminantes mediante la degradación de agroquímicos

y eliminación de la fitoxicidad de metales pesados.

* Contribuir a la agregación de partículas del suelo , particularmente los hongos , los que a

través de sus micelios y la liberación de glomalinas forman macros y microagregados de

suelo.

* Contribuir al metabolismo de otros microorganismos del suelo , en calidad de fuente

energética de fácil degradación , atendiendo que por su composición , son principalmente

sustancias proteícas. 

Procesos al interior del Ciclo del Nitrógeno que dependen de la actividad de los

microorganismos presentes en la Materia Orgánica del suelo:

* Fijación biológica de Nitrógeno , proceso en el cual el Nitrógeno atmosférico es

transformado a Nitrógeno orgánico.

* Inmovilización de Nitrógeno , proceso que consiste en la captación del Nitrógeno

inorgánico y su inclusión en la Materia orgánica del suelo.

* Mineralización , proceso de descomposición de la Materia Orgánica del suelo en el cual se

libera Nitrógeno inorgánico.

* Amonificación , proceso de conversión de Nitrógeno de la Materia Orgánica del suelo por

microorganismos amonificantes.

* Nitrificación , proceso de conversión por oxidación , de Nitrógeno amoniacal a Nitrógeno

nitrato , mediante la acción de bacterias nitrificantes.

* Denitrificación , proceso de reducción de nitrato ( NO3 ) a N 2 o N 2 O volátil , mediante la

acción de bacterias denitrificadoras.

Los únicos procesos que no son regulados por los microorganismos presentes en la Materia

Orgánica del suelo son la lixiviación de nitrato y la fijación de amonio a las arcillas.

Procesos al interior del Ciclo del Fósforo que dependen de la actividad de los

microorganismos presentes en la Materia Orgánica del suelo:

En el Ciclo del Fósforo , tienen un rol importante diversos tipos de microorganismos ,

especialmente en aquellos suelos que tienen un alto contenido de Materia Orgánica , dado

que gran parte del Fósforo se encuentra bajo formas orgánicas. Así, microorganismos que

poseen actividad fosfatasa son capaces de hidrolizar el fosfato que está integrado en la

Materia Orgánica del suelo. Igualmente , otro grupo de microorganismos , principalmente

hongos del género Penicillium , que tienen la capacidad de excretar ácidos orgánicos

quelantes , como son el ácido cítrico , ácido málico y ácido oxálico , son capaces de

solubilizar fosfatos inorgánicos del tipo de los que habitualmente se encuentran en el suelo.

Más del 80 % de las plantas de interés agrícola viven en simbiosis con ciertos hongos del

suelo. Esta asociación, conocida como micorriza , es mutualística , porque ambos se

benefician. Así , mientras el hongo aprovecha el fotosintato de la planta y se protege del

antagonismo propio de la rizósfera , el hongo provee al vegetal de nutrientes poco móviles

en el suelo como es el Fósforo , y en menor cuantía , Cobre , Zinc , y NH 4+ .

A las micorrizas se les reconoce un rol trascendental en la sobrevivencia y en el ciclado de

nutrientes en los ecosistemas , encontrándose en todo tipo de suelos. Todas , a excepción

de unas pocas especies de plantas vasculares , pertenecientes principalmente a las familias

Crucíferas , Quenopodiáceas , Ciperáceas y Juncáceas , son capaces de formar micorrizas.

Las micorrizas más importantes son las micorrizas arbusculares , llamadas así por las

estructuras tipo arbúsculos que forman al interior de la raíz. Sin duda los microorganismos

más importantes en el aumento de la biodisponibilidad de Fósforo son los hongos

formadores de micorrizas arbusculares.

A diferencia de Rhizobium , en las micorrizas existe una carencia de *especificidad * , de

modo que cualquier hongo de las micorrizas arbusculares puede colonizar la raíz de la

planta hospedera ; no obstante , la capacidad de colonización y su beneficio , difiere según

la especie vegetal e incluso el cultivar, para un ecotipo de hongo determinado.

AUTOEVALUACIÓN DEL ALUMNO 

UNIDAD I - PRIMERA CLASE

1.- En la síntesis de la materia orgánica de un suelo ¿ qué acción tiene la mesofauna y la

microflora?

2.- ¿A qué se denomina *hambre de nitrógeno?

3.- El humus contiene ácidos fúlvicos , ácidos húmicos y huminas ¿cuál de éstos polímeros

es más facil de mineralizar o descomponer?

4.- Importancia que tiene el proceso de mineralización de la materia orgánica del suelo

5.- ¿Qué importancia tiene el hecho que la materia orgánica del suelo sea una fuente de

carbono fácilmente asimilable?

6.- Nombre algunos microorganismos presentes en el suelo

7.- Indique la importancia de la presencia de microorganismos en el suelo

8.- Señale las diferencias significativas entre la disponibilidad del nitrógeno y del fósforo en el suelo, fundamente su respuesta

9.- ¿Qué son las micorrizas arbusculares y cuál es su importancia? 

GLOSARIO

Aminoácidos: Sustancias cristalinas, casi siempre de sabor dulce, tienen carácter ácido como propiedad básica, químicamente son ácidos carbónicos con, por lo menos, 1 grupo amino por molécula. Son 20 aminoácidos diferentes los componentes esenciales de la proteína. Aparte de éstos, se conocen otros que son componentes de las paredes celulares. Las plantas pueden sintetizar todos los aminoácidos, nuestro cuerpo sólo sintetiza 16 aminoácidos. Los aminoácidos son las unidades elementales constitutivas de las moléculas

denominadas -proteínas-. Estas proteínas, son los compuestos nitrogenados más abundantes del organismo, a la vez que fundamento mismo de la vida. Los alimentos que ingerimos nos proveen de proteínas, las que podemos absorver luego de su desdoblamiento (hidrólisis o ruptura), en forma de aminoácidos. De los 20 aminoácidos proteicos conocidos, 8 resultan indispensables o esenciales para la vida humana y 2 son -semi indispensables-. Estos 10 aminoácidos son los que se requieren ser incorporados al organismo en la alimentación cotidiana, especialmente en momentos de disfunción o enfermedad. Los aminoácidos esenciales más problemáticos son el -triptófano, la lisina y la metionina-. Es típica su carencia en poblaciones en las que los cereales o los tubérculos constituyen la base de la alimentación. El déficit de aminoácidos esenciales afecta mucho más a los niños que a los adultos. Cabe destacar que si falta uno solo de los aminoácidos esenciales, no es posible sintetizar ninguna de las proteínas en la que sea requerido dicho aminoácido, lo que puede dar lugar a diferentes tipos de desnutrición, según cual sea el aminoácido limitante.Acidos fúlvicos: son parte del complejo de compuestos orgánicos del suelo, de naturaleza muy particular y distinta a la de cualquier sustancia vegetal. En términos generales, es posible considerar estos ácidos como los representantes -menos maduros- del grupo de los ácidos húmicos. Respecto a los ácidos húmicos, los ácidos fúlvicos poseen un porcentaje de carbono significativamente más bajo y el de hidrógeno es superior al de los ácidos húmicos.Acidos húmicos: son parte del complejo de compuestos orgánicos del suelo, de naturaleza muy particular y distinta a la de cualquier sustancia vegetal. Poseen mayor porcentaje de carbono que los ácidos fúlvicos y menor porcentaje de hidrógeno que los ácidos fúlvicos.Aminificación: Los compuestos proteicos y similares, que son los que constituyen en mayor medida la materia nitrogenada aportada al suelo, son de poco valor para las plantas superiores en cuanto a la utilización directa. Sin embargo, son fácilmente utilizados por ciertos microorganismos del suelo, pertenecientes tanto al reino animal como vegetal. A consecuencia de la digestión enzimática realizada por estos organismos, dichos compuestos se degradan a compuestos menores (compuestos aminados), como proteosas, peptonas y al final a aminoácidos Este proceso se llama -aminificación o aminización- Esquemáticamente, este proceso puede representarse de la siguiente forma: proteínas y afines + actividad enzimática = aminas + CO2 + energía + resto productos.Amonificación: Al realizarse la digestión enzimática señalada en el proceso de -aminificación-, el nitrógeno puede seguir 2 direcciones posibles:a.- incorporarse en las estructuras celulares de los microorganismos del suelo y formar parte de nuevo del complejo proteico.b.- ser transformado a productos simples que aparecen casi siempre en forma armónica. A éste proceso en concreto se le denomina -amonificación-. En general, los mismos microorganismos que controlan la -aminización- promueven la -amonificación-. De ésta manera, provocan la aparición de varias fuentes de energía y se apropian del nitrógeno adyacente.Biodisponibilidad: Disponibilidad de nutrientes para organismos vivosBiomasa: masa o peso de los seres vivosCapa arable: nivel superior del suelo destinado a cultivo, puede oscilar entre 10-50 centímetros, en general.Detoxificación: liberación de toxinas de un sustrato. La exposición de vegetales y suelos a tóxicos químicos es una fuente gradual de aumento de la toxicidad en el organismo animal en general, y del ser humano en particular. Las toxinas orgánicas en general y los productos químicos inorgánicos, entre otros, se depositan en los diversos órganos y tejidos, afectando su funcionamiento, lo que determina finalmente disfunciones o alteraciones del funcionamiento orgánico, generando graves trastornos orgánicos y enfermedades de tipo degenerativo. Después de años de exposición a éstas sustancias tóxicas, el organismo pierde su capacidad normal de eliminarlas, por lo que recirculan al interior del organismo afectado.

Denitrificación: proceso de reducción de nitrato mediante la acción de bacterias denitrificadoras. La desnitrificación es la conversión del nitrato en nitrógeno gaseoso o en

óxidos de nitrógeno gaseosos, los que pasan a la atmósfera. Este fenómeno se debe a que, en condiciones de excesiva humedad en el suelo, la falta de oxígeno obliga a ciertos microorganismos a emplear nitrato en vez de oxígeno en su respiración. Un suelo con contenido en materia orgánica inferior al 2% con buen drenaje, tiene en promedio una pérdida de nitrógeno por denitrificación equivalente a un 2 a 4%. En suelos con mal drenaje, las pérdidas ascienden entre un 10 a 30%. En suelos con un 2 a 5% de materia orgánica, con buen drenaje, la pérdida de nitrógeno por denitrificación oscila entre un 5 a 10% y en un suelo con mal drenaje, el porcentaje asciende entre un 20 a 50%.Ecotipo: variedades que están determinadas por sus necesidades ecológicas y han sido el resultado de una especie que puede vivir en dos medios diferentes.Efecto invernadero: Se refiere a la disminuciónm en la capa de ozono, principal responsable en evitar la penetración de la radiación solar en la superficie terrestre. Actualmente la producción de los gases que provocan el llamado -efecto invernadero- (gases de invernadero-) ha aumentado. Estos gases, principalmente el dióxido de carbono - CO2 - , provocan grandes cambios drásticos en el clima mundial, haciéndolo cada vez más impredecible, sufriendo alteraciones en las temperaturas regionales, en los regímenes de lluvia, incremento en la desertificación, alteraciones en la agricultura y la descongelación de los casquetes polares, incrementando así, el nivel del mar y causando inundaciones en las zonas costeras y continentales en todo el mundo. El efecto invernadero es producido tanto de manera natural como artificial, principalmente por los procesos de industrialización, debido a la acumulación de los gases invernaderos en la atmósfera.Ecosistema: Los ecosistemas son sistemas complejos como el bosque, el río o el lago, formados por una trama de elementos físicos (el biotipo) y biológicos (la biocenosis o comunidad de organismos). El ecosistema es el nivel de organización de la naturaleza que interesa a la ecología. La organización de la naturaleza en niveles superiores al de los organismos es la que interesa a la ecología. Los organismos viven en -poblaciones- que se estructuran en -comunidades-. El concepto de ecosistema aún es más amplio que el de comunidad, porque un ecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las características de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condiciones geológicas, etc. El ecosistema estudia las relaciones que mantienen entre sí los seres vivos que compone la comunidad, pero también las relaciones con los factores no vivos. Así, el ecosistema es la unidad de trabajo, estudio e investigación de la ecología, es un sistema complejo en el que interactúan los seres vivos entre sí, y con el conjunto de factores no vivos que forman el ambiente.Fitoxicidad química: o fitotoxicidad química, se refiere a tóxicos que afectan a los vegetales. Efectos de toxicidad en especies vegetales sensibles, donde diversos factores edáficos pueden determinar la biodisponibilidad de un compuesto químico, y por lo tanto, la intensidad del efecto fitotóxico, tales como el contenido de materia orgánica y el pH del suelo, además del grado de solubilidad de la forma química.Fenoles: Son derivados aromáticos que presentan grupos -hidroxilo-, -OH. Los fenoles tienen cierto carácter ácido y forman sales metálicas. Se encuentran ampliamente distribuidos en productos naturales, como los taninos.Glomalinas: proteína insoluble en agua, exudada por las hifas de hongos micorrícicos arbusculares, tiene un color típico café-rojizo y se le atribuye un rol de capital importancia en la formación de agregados del suelo.Hidrólisis: descomposición o ruptura de ciertos compuestos por la acción del agua.Huminas: porción insoluble en medio alcalino y relativamente inerte del humus, constituída por ácidos húmicos intrínsicamente ligados a la materia mineral del suelo.Humificación: conjunto de procesos microbiológicos y químicos que permiten la transformación de la materia orgánica en humus.Hambre de nitrógeno: inmovilización transitoria de nitrógeno que puede perdurar varias semanas, proceso que se manifiesta cuando se incorpora al suelo materia orgánica con una alta relación carbono/nitrógeno.Hifas: células sin clorofila que forman el talo de los hongos.Intercambio catiónico: es la capacidad del suelo de mantener y cambiar cationes y se mide

en miliequivalentes por 100 gramos de suelo y aumenta con el contenido de arcilla y de materia orgánica. En terrenos ácidos, la capacidad de intercambio catiónico está parcialmente saturada de iones de hidrógeno y aluminio, en suelos neutros y alcalinos, principalmente de bases como calcio, potasio y magnesio. No sólo tienen importancia los iones, sino también las relaciones de los iones entre sí.Lixiviación: escurrimiento de líquidos a niveles inferiores de un suelo mediante drenaje, arrastrando nutrientes, sales minerales y otros compuestos orgánicos. Una lixiviación de productos químicos puede generar la contaminación de napas freáticas, acuíferas en general y lavar rápidamente las capas superficiales de un suelo.Mesofauna: Se refiere a los -animales del medio-, que se ubican entre los microorganismos y los animales mayores. Entre sus representantes se encuentran entre otros, a las lombrices, ácaros, arañas, ciempiés, saltamontes, grillos, termites, mariposas, polillas, mosquitos, hormigas, abejas, caracoles, babosas, etc.Microflora: representada por hongos, algas unicelulares y vegetales microscópicos que se encuentran en un suelo.Micelios: sistema de hifas que constituye el talo de un hongo. Conjunto o masa de hifas que constituyen el cuerpo de un hongo. Es la fase vegetativa, perenne e hipogea del hongo. Talo de los hongos formado por células sin clorofila llamadas hifas.Mineralización de la materia orgánica: proceso de descomposición de la materia orgánica del suelo en el cual se libera nitrógeno inorgánico. La mineralización es la transformación del nitrógeno orgánico en amonio, mediante la acción de microorganismos del suelo. En general, el término -mineralización- indica el proceso global de conversión del nitrógeno orgánico en nitrógeno mineral, fundamentalmente nitrato y amonio.Micorriza: (mico = hongo , riza = raíz ) asociación de un hongo con una raíz de una planta superior. Esta unión íntima y generalmente simbiótica de la raiz de una planta con las hifas de determinados hongos, actualmente también se considera como un parasitismo limitado en casos particulares. Esta asociación puede ser interna ,endotrófica o intracelular y externa, extracelular o ectotrófica. El hongo micorrícico asociado con las raíces de las plantas, ayuda en la captación de fósforo, nitrógeno y otros nutrientes, en suelos generalmente poco fértiles. Las endomicorrizas son las más comunes, colonizan los espacios Inter. E intracelulares, formando arbúsculos y vesículas y extendiendo sus hifas hasta por varios metros fuera de la raíz. El hongo se beneficia al obtener carbohidratos y diversos nutrientes. Esta asociación es más frecuente en suelos ricos en humus.

Nitrificación: proceso en el cual, el amonio se transforma primero en nitrito y éste en nitrato, mediante la acción de las bacterias aerobias del suelo. El proceso se lleva a cabo en dos etapas coordinadas, controladas cada una por diferentes grupos de bacterias. Globalmente, se les llama -nitrobacterias-. Al grupo responsable de la conversión de compuestos amoniacales en nitritos se les denomina -nitrosomonas-. El grupo encargado de la oxidación de los nitritos a nitratos recibe el nombre de -nitrobacter-. Debido a que normalmente el nitrito se transforma en nitrato con mayor rapidez que el que se produce, los niveles de nitrito en los suelos suelen ser muy bajos en comparación con los de nitrato. Bajo condiciones adecuadas, la nitrificación puede transformar del orden de 10 a 70 kgr. de nitrógeno por hectárea. Esto implica que un abonado en forma equilibrada puede transformarse casi totalmente en nitrato en unos pocos días, si la humedad y la temperatura del suelo son favorables para el proceso. En ocasiones, debido a que la nitrificación es bastante más rápida que la mineralización, se emplea el término -mineralización- para indicar el proceso global de conversión del nitrógeno orgánico en nitrógeno mineral (fundamentalmente nitrato y amonio).

Polímeros: La materia está formada por moléculas, las que pueden ser de tamaño normal o -gigantes-. Los polímeros son moléculas gigantes. Se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas, denominadas -monómeros-, las que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, algunas se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales. Existen

polímeros naturales de gran significación comercial, como el algodón, formado por fibras de celulosa. La seda es otro polímero natural muy apreciado, la lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal, son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica.

Polímeros húmicos: considera a los polímeros formados a partir del humus, que incluye a los ácidos fúlvicos, ácidos húmicos y las huminas.Quelantes: sustancia que se une con iones metálicos formando un -quelato-. Sustancias químicas que provocan que partículas pequeñas se unan entre sí para formar una mayor que precipita con más facilidad. También suelen llamarse -floculantes-.Quelato: estructura molecular en la que los iones metálicos se hallan unidos a un compuesto orgánico. El átomo central suele ser un metal.Rizósfera: (rhizósfera)zona del suelo inmediatamente circulante a las raíces de las plantas, en donde se presenta la mayor actividad de microorganismos y organismos del suelo. Area del suelo que rodea a las raíces de las plantas, en donde la abundancia y composición de la población microbiana está influenciada por la presencia de raíces.Rhizobium: bacteria capaz de inducir la formación de nódulos ricos en nitrógeno en plantas leguminosas como la arveja, alfalfa, trébol y otras.Para hallar rápidamente el significado de palabras o términos técnicos recomendamos: