PROPIEDADES BIOLOGICAS DEL SUELO (MATERIA ORGANICA). Origen, descomposición e importancia de la materia orgánica. La mayor parte de la vida en el suelo, depende de la materia orgánica (MO), de este material se obtiene energía y nutrimentos, se reconoce su importancia en la producción de cultivos. La materia orgánica del suelo proviene de las raíces, residuos de plantas y organismos vivientes o muertos del suelo. En forma general se ha indicado que los suelos minerales contienen menos del 20 % de materia orgánica (MO), mientras que los suelos orgánicos (turbas y mucks) contienen más del 20 % de MO. La acumulación de la materia orgánica (MO), se favorece bajo las siguientes condiciones: a) En áreas de precipitación abundante o drenaje deficiente; b) Cuando existe baja temperatura; y c) Cuando existe vegetación nativa de pastos. La proporción en que se descompone la MO es la clave de su acumulación en el suelo. Por ejemplo en suelos de tundra (en regiones de clima gélido o de frío extremo) acumulan una capa de MO, aunque la producción vegetal sea mínima, debido a que el proceso de descomposición de la MO es lento por efecto de una baja temperatura. La MO tiene un impacto importante en las propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo. A continuación se mencionaran algunas propiedades importantes: --- Los suelos minerales con suficiente MO permiten un laboreo o labranza eficiente. --- La MO mejora la condición estructural del suelo, tanto de los suelos arenosos como los suelos arcillosos. --- El bajo grado de cohesión y plasticidad de la MO afloja a los suelos de textura fina al compensar la alta cohesión y plasticidad de la arcilla. --- Los suelos arenosos que tiene muy poca cohesión y plasticidad, son ligados por la materia orgánica (MO). Un buen abastecimiento de MO (en suelos agrícolas de 3 a 5 %) en suelos, mejora la capacidad de retención de agua de los suelos arenosos. --- Los macronutrimentos (N, P, S) son constituyentes de la MO; más del 99 % del nitrógeno (N) total presente en el suelo proviene de la MO; así mismo del 33 al 67 % del P total y alrededor del 75 % del azufre total, en el suelo provienen respectivamente de la MO. Estos macronutrimentos llegan a ser aprovechables para las plantas, después de efectuarse el proceso (ó actividad) de descomposición del la MO. --- La MO coloidal (humus) posee propiedades de intercambio de cationes, similarmente a las que presenta la arcilla. La descomposición de la MO produce CO 2 que forma H 2 CO 3 en el suelo. Este ácido débil aumenta la solubilidad de muchos compuestos, e
incrementa el aprovechamiento de nutrimentos del suelo. --- Las diversas clases de organismos del suelo, en su gran mayoría, obtienen su energía de los compuestos del carbono (C), el cual es un constituyente del la MO. El nitrógeno (N) para la formación de proteínas y otros nutrimentos también es obtenido de la MO del suelo. La MO mejora la estructura del suelo, esto significa que los organismos del suelo (flora y fauna) tienen condiciones adecuadas de aire y humedad para su desarrollo. Las principales funciones del MO son: 1.- Los residuos orgánicos en la superficie del suelo reducen la erosión hídrica (agua) y propician que través del suelo se efectúe una lenta infiltración del agua, para un mejor aprovechamiento de la humedad para las plantas. 2.- La MO estabiliza y mejora la estructura del suelo, favorece la penetración de gases y humedad, necesarios para el desarrollo de raíces. 3.- La MO suministra alimento para microoganismos del suelo. Algunos animales (lombrices de tierra, insectos) excavan en el suelo, esto permite que las raíces obtengan oxígeno y liberen CO 2 como producto de la actividad de los organismos del suelo. 4. Los residuos orgánicos superficiales previenen la pérdida del suelo, debida a la erosión eólica (del aire, o del viento). 5.- La MO reduce sensiblemente, la temperatura del suelo en el verano, en la misma forma, aumenta la temperatura de este en el invierno. 6.- Las cubiertas de residuos orgánicos previenen las pérdidas de humedad del suelo por evaporación. 7.- La descomposición de la MO contribuye importantemente a abastecer de nutrimentos disponibles para el desarrollo de las plantas. La liberación de nitrógeno en suelos, durante el desarrollo del cultivo, depende significativamente del porcentaje de MO presente, de la textura, de la temperatura y de la humedad del suelo. Por ejemplo en un suelo de textura de migajón arcillosos con bajo contenido de MO se liberarán 15 Kg de N/Ha por año, en tanto que un suelo de textura de migajón limoso con alto contenido de MO se liberarán hasta 110 Kg de N/Ha por año. 8.- Los ácidos orgánicos liberados durante la descomposición de la materia orgánica, ayudan a disolver a los minerales de suelos y a liberar nutrimentos accesibles para el desarrollo de las plantas. 9.- El Humus (es la materia orgánica descompuesta) constituye un almacén para los cationes intercambiables y aprovechables como son el potasio (K), el calcio (Ca), el magnesio (Mg) y el amonio (NH 4 ).
10.- La MO tiene la función de hacer al fósforo más aprovechable en suelos ácidos. Al descomponerse la MO libera citratos, oxalatos, tartratos y lactatos, los cuales se combinan más fácilmente con el hierro (Fe) y el aluminio (Al) que con el fósforo (P). El resultado es la formación de menos Fe soluble y fosfato de Al (compuestos que abundan en suelos ácidos) y por esto se incrementa la disponibilidad de fósforo libre para la planta. Respecto a la fuente de MO en suelos esta proviene principalmente de: 1.- Tejidos vegetales (primordialmente plantas superiores). Los componentes estructurales básicos presentes en dichos tejidos son: agua (75 %); materia seca (25 %), la cual contiene C, N, O y H y elementos minerales, los cuales juegan un papel importante en la nutrición vegetal. Los principales compuestos en dichos tejidos (vegetales) son: celulosas en un 50 %; hemicelulosas 28 %; ligninas 30 %; proteínas 15 %; grasas y ceras 8 % y azucares y almidones 5 %. 2.- Estiércoles. Los estiércoles son otra fuente de MO en el suelo los que aportan más nutrimentos (por tonelada de material) para los cultivos, son: (en base a peso humedo 70% ). Estiércol de aves aportando 2.91 Kg de N/Ton; 2.63 Kg P 2 O 5 /Ton y 2.69 Kg de K 2 O/Ton. Estiércol porcino aporta 2.34 Kg de N/Ton; 2.37 Kg P 2 O 5 /Ton y 2.02 Kg de K 2 O/Ton. Estiércol ovino aporta 1.88 Kg de N/Ton; 1.06 Kg P 2 O 5 /Ton y 2.88 Kg de K 2 O/Ton. Estiércol bovino aporta 1.66 Kg de N/Ton; 1.20 Kg P 2 O 5 /Ton y 2.45 Kg de K 2 O/Ton. EL HUMUS EN EL SUELO. El Humus es la fracción activa de la MO del suelo. Para los suelos agrícolas se define como la porción bien descompuesta y estabilizada de la MO del suelo. Otra definición de humus se refiere a que es el producto que resulta de la descomposición y síntesis de compuestos orgánicos. En los suelos forestales el humus comprende a todo el material orgánico en descomposición en el suelo.
La relación Carbono/Nitrógeno (C/N) del humus agrícola es relativamente constante con valores de 10:1 (10 partes de C por una de N) a 12:1 (12 partes de C por una de N). En suelos forestales el humus tiene una relación C:N de 20:1 hasta 30:1. El humus contiene aproximadamente el 5 % de N y el 60 % de C. El humus consiste en tres (3) principales grupos de compuestos orgánicos: 1) lignina modificada, la cual es muy resistente a la descomposición microbiana (el contenido de lignina y proteína en el humus puede variar de 25 a 50 %); 2) las proteínas que están protegidas por la lignina y arcilla 3) los poliurónidos (su contenido en el humus puede ser de hasta el 30 %) que son sintetizados por organismos del suelo. El humus es altamente coloidal como la arcilla pero es amorfo y no cristalino. El área superficial y capacidad adsortiva del humus es mucho mayor que la de la arcilla. El humus tiene una Capacidad de Intercambio Catiónico de 150 a 300 meq/100 g de suelo. El humus puede adsorber de 80 a 90 % de agua cuando existe una atmósfera saturada de humedad, al arcilla solamente adsorbe el 20 % de agua. El humus mejora la estructura del suelo debido a que el humus tiene una baja cohesión y plasticidad (mejorando en este caso a la estructura en suelos arcillosos). El humus tiene un color negro, por ello el color de suelo superficial es oscuro. El humus presenta las siguientes fracciones cuando se trata con hidróxido de sodio (al 2 %) se obtiene un extracto insoluble (humina de residuos vegetales) y otro extracto soluble que forma una solución con sobrenadante de color amarillo pajizo llamado acido fúlvico y además se forma un precipitado llamado acido húmico, este último a su vez se disuelve en alcohol y se genera una parte soluble denominada ácido hematomelánico y una parte insoluble llamada ácido húmico. Respecto a la descomposición de la MO esta depende entre otros factores del nivel de la relación de C:N que tenga el material a descomponer por ejemplo la alfalfa tiene una relación C:N de 13:1 la cual será más rápidamente transformada en N disponible (incrementando en 1 % la cantidad de N disponible), en contraste la paja de avena que tiene una relación C:N de 80:1 prácticamente no incrementa la cantidad de N disponible en el suelo. Los organismos descompondrán más rápidamente la alfalfa por que contienen más nitrógeno (nitratos) necesario para efectuar su proceso de descomposición.
El rango óptimo de temperatura para la descomposición de la MO es de 21 a 38 o C, en tanto que el ph influye en la clase de organismos que interviene en la descomposición de la MO. En ph ácidos menores a 6 los hongos son los que dominan descomponiendo la MO, en tanto que ph mayores a 6 los principales organismos son las bacterias y actinomicetos. ORGANISMOS DE SUELO MAS IMPORTANTES.
La importancia de los microorganismos del suelo radica en que la actividad de estos
propicia la mineralizacion de la MO. La mineralización es el desdoblamiento de los materiales orgánicos en elementos más simples o compuestos, por la actividad o acción (durante el proceso de descomposición de la MO) de las bacterias, hongos y actinomicetos principalmente. Varias transformaciones como la hidrólisis y la oxidación son producidas por las enzimas. Algunos procesos importantes efectuados por organismos son: Amonificación.- Es la formación de NH 3 por los organismos (varios tipos de hongos, actinomicetos y bacterias aerobias y anaerobias) del suelo. Dicho compuesto se forma como producto de la descomposición de compuestos orgánicos nitrogenados. La amonificación es importante para el desarrollo de cultivos por que representa un paso preliminar para la nitrificación. Nitrificación.- Es la conversión de N - NH 3 a N- NO 3 o bien la transformación de nitrógeno amoniacal a nítrico. La conversión es conducida principalmente por dos tipos específicos de bacterias denominadas nitrificantes, las cuales son más activas en suelos ricos en MO. La conversión a nitratos se genera mediante dos procesos según las siguientes reacciones. En la primer reacción (proceso 1) intervienen las bacterias Nitrosomonas y los Nitrosococcus, convierten el amoniaco en HNO 2. En la segunda reacción (proceso 2) se transforma el HNO 2 en HNO 3 obteniéndose de esta forma los nitratos (proceso de oxidación) mediante la intervención de bacterias Nitrobacter. Los nitratos generados se unen a cationes como Ca, Mg, K y Na, el ph de suelo óptimo para que se lleve acabo la nitrificación varía de 7 a 8. Con respecto a la fijación biológica del nitrógeno (captación del nitrógeno atmosférico N 2 y transformación de nitrógeno reducido disponible NH 3 para leguminosas), esta se realiza por bacterias simbióticas del género Rhizobium sp, las cuales colonizan y forman nódulos en las raíces de las leguminosas como el frijol, la alfalfa, el trébol. Las bacterias obtienen alimento de la planta y esta a cambio recibe compuestos nitrogenados. A veces se inoculan las semillas de leguminosas o el suelo con bacterias específicas, para aumentar el suministro de nitrógeno para el cultivo y aumentar el rendimiento de cosechas. La transformación del nitrógeno atmosférico N 2 a nitrógeno reducido NH 3 también la efectúan las bacterias aeróbicas que viven en la MO llamadas Azotobacter y las anaerobias Clostridium.
Oxidación del Azufre.- Los compuestos orgánicos contienen azufre, este elemento es
liberado al suelo en forma inorgánica como H 2 S y como S libre. Estas formas de azufre inorgánico son oxidadas por bacterias Thiobacillus thioxidans para producir H 2 SO 3 y H 2 SO 4. Dichos ácidos generan iones hidrógeno, disminuyendo el ph de los suelos alcalinos. Otros organismos benéficos son las lombrices de tierra, cuya actividad en el suelo, genera una estructura estable, al fabricar galerías o poros canales que favorecen la penetración de aire y agua en el interior del suelo, así mismo sus deyecciones ayudan a incrementar el suministro de nutrimentos para los cultivos.