Post on 08-Sep-2018
Definición generalComprende la totalidad de las sustancias orgánicas presentes en el suelo que proceden de restos de plantas y animales, en diferentes estados de transformación exudados radicales aportes orgánicos externos estiércoltransformación, exudados radicales, aportes orgánicos externos –estiércol, compost‐ y productos xenobioticos, organismos edáficos –biomasa del suelo‐ y los productos resultantes de su senescencia y metabolismo.
Nosotros adoptamos como limite el ptamaño de partícula (<2mm)
Rastrojo (capa O?)
Suelo mineral formado por componentes minerales y MOS
Términos relacionados con la fracción orgánica del suelo
•Materia orgánica en sentido general
•Materia orgánica en sentido estricto (MOS)•Materia orgánica en sentido estricto (MOS)
•Residuos orgánicos
•Biomasa del suelo
MOS
•Humus
Biomasa del suelo
•EdafonAIRE
FRACCIÓN MINERAL
AGUA
Contenido y distribución de la MOS en el perfil del suelo
l id d l OS i 0 % % d di d dEl contenido de la MOS varia entre 0.5% a 15% dependiendo de los factores formadores del suelo.
a. Relieveb. Climac Vegetaciónc. Vegetaciónd. Material originarioe. Tiempo
Rangos del contenido de MOS en otros suelos del país
ORDEN DE SUELO RANGO DE LA MOS
Aridisol 0.9‐1.2
Entisol 0.8‐4.8
Molisol 1.0 ‐4.0
Alfi l 0 7 3 0Alfisol 0.7 ‐3.0
Vertisol 6.0 ‐10.7
Distribución de la MOS en la provincia de Córdoba (información obtenida a partir de las Cartas de Suelo)
REGULA PROCESOS QUIMICOS
MEJORA EL USO DEL AGUA
•Suministro de nutrientes durante su mineralización (N, S, P, micronutrientes)
•INCREMENTA LA INFILTRACION•INCREMENTA LA RETENCION•REDUCE LA EVAPORACION •Estabiliza la acidez del suelo por su poder amortiguador
•Participa en el Completo de Cambio (CIC= 100‐400/100g de MOS)•Regula la disponibilidad de nutrientes, mediante la formación de complejos
REDUCE LA EVAPORACION•FAVORECE EL DRENAJE •INCREMENTA EL DESARROLLO RADICULAR
INFLUYE SOBRE LAS
PROPIEDADES
formación de complejos•Participa en los procesos de adsorción (nutrientes, pesticidas)
PROPIEDADES FISICAS DEL
SUELO
PARTICIPACION ACTIVA EN LOS PROCESOS
EDAFOGENETICOS
CENTRO DE LAS ACTIVIDADES EDAFOGENETICOSACTIVIDADES BIOQUIMICAS DEL SUELO
FAVORECE:• LA FORMACION DE AGREGADOS•LA ESTABILIDAD DE LOS AGREGADOS•LA POROSIDAD •PEPTIZACION
•COAGULACION•LA AIREACION•REDUCE LA PLASTICIDAD
•COAGULACION•FORMACION DE QUELATOS
•Fuente de C y nutrientes•Fuente de energía (enlaces C‐C
•Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono,
formando enlaces covalentes carbono-carbono y/o carbono-hidrógeno.formando enlaces covalentes carbono carbono y/o carbono hidrógeno.
•En muchos casos contienen oxígeno, y también nitrógeno, azufre, fósforo, boro,
halógenos y otros elementos. Estos compuestos se denominan Moléculasóge os y o os e e e os. s os co pues os se de o o écu s
orgánicas.
•No son moléculas orgánicas los compuestos que contienen carburos, losg p q ,
carbonatos y los óxidos de carbono.
•Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos:
Moléculas orgánicas naturales: Son las sintetizadas por los seres vivos, y se llaman
biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica.
Moléculas orgánicas artificiales: Son sustancias que no existen en la naturaleza yMoléculas orgánicas artificiales: Son sustancias que no existen en la naturaleza y
han sido fabricadas por el hombre como los plásticos.
☼Inmovilización : Incorporación de iones inorgánicos por los organismos vivos, pasando a formar parte de compuestos orgánicos. La inmovilización microbiana hace referencia al procesos de incorporación de elementos y iones por parte de los microorganismos, y que en cierta etapa de un cultivo, y bajo ciertas practicas de manejo, implica competencia por uno o varios nutrientes, entre la población microbiana y las plantas.
☼ Degradación: transformación de un compuesto a formas intermedias, a veces conocido como metabolitos. Las partes mas simples de una molécula son atacadas, posiblemente mineralizadas, y el resto del compuesto puede ser atacada por otro grupo microbiano en un ataque secuencial d d l d t t t bi t i t id ddonde el producto pasa a ser sustrato, o bien son compuestos que pasan a integrar unidades menos atacables o mas recalcitrantes, que pueden ser materia prima de la MOS.
☼Mineralización: transformación de un compuesto o elemento desde la forma orgánica a la p gforma inorgánica como resultado de la actividad microbiana. Los iones inorgánicos pueden ser absorbidos por las raíces.
☼ Tasa de mineralización: Se expresa por el porcentaje de carbono orgánico inicial que se☼ Tasa de mineralización: Se expresa por el porcentaje de carbono orgánico inicial que se mineraliza en un período de tiempo.
☼ Humificación: Es un proceso que ocurre en el suelo, implica cambios en la complejidad química de los compuestos orgánicos. Ocurren reacciones químicas (oxidación, condensación y polimerización), procesos biológicos y síntesis microbiana, catalizado química o biológicamente.
Estrategias de los organismos para obtener energía y nutrientes
AUTOTROFOSAUTOTROFOS
HETEROTROFOSUna primera clasificación
TIPO FUENTE DE ENERGIA
FUENTE DE CARBONO
EJEMPLOENERGIA CARBONO
FOTOAUTOTROFOS LUZ CO2 Plantas superiores
FOTOORGANOTROFOS LUZ Sustancias Algunas algas yFOTOORGANOTROFOS LUZ Sustancias orgánicas
Algunas algas y bacterias
QUIMIOAUTOTROFOS Sustancias minerales
CO2 Nitrificadores, Thiobacillusminerales Thiobacillus
QUIMIOORGANOTROFOS Sustancias orgánicas
Sustancias orgánicas
Animales, hongos, y la mayoria de las
bacteriasbacterias
ESQUEMA GENERAL DE LOS CICLOS BIOGEOQUIMICOS
PLANTA
RESTOS VEGETALES
Pérdidas por volatilización
Aportes de la atmósfera
Pérdidas por erosiónEntradas por
SUELOmeteorización SUELO
Pérdidas por lavado
CO2
RespiraciónDisolución
FotosíntesisMeteorización
CombustiónMineralización
Animales y microorganismos
Plantas(CH )n
Disolución
CO (CH2)n CO2 en el agua
Plantas acuáticas
CO
ÁÁAnimalesacuáticos
acuáticasCombustibles
fósilesMATERIA ORGÁNICA MATERIA ORGÁNICA
DEL DEL SUELOSUELO
Precipitaciónf d
Metanización en condiciones anaerobias
MicroorganismosMicroorganismosen forma de
CaCO3CH4
Ciclo del FOSFORO en ecosistemas agrícolasCiclo del FOSFORO en ecosistemas agrícolas
Fertilizante
Residuos
P mineral P orgánicoP l blFijación
Absorción
no lábilP orgánico no lábil
P soluble Biomasa microbiana
MineralizaciónInmovilización
P inorgánico lábil o asimilable
P orgánico lábil
Adaptado de Chauhan et al., 1981
Reducción AsimiladoraReducción AsimiladoraPlantas superirores, bacterias, etc.
S=Reducción NO AsimiladoraReducción NO Asimiladora
desulfovibrio
SOSO == S
Oxidación quimiosintéticaOxidación quimiosintéticaCisteína
SOSO44==
Oxidación quimiosintética Oxidación quimiosintética
Oxidación respiratoriaOxidación respiratoria Metionina
Cistina Tiamina BiotinaOtros compuestos azufradosAcido Lipoico Coenzima Q
Componentes de la MOS
Materia orgánica No Humificada
Bi V l i lBiomasa Vegetal (raíces, tallos, hojas, frutos) y animal senescente (cuerpos y excretas)
Biomasa Microbiana (estructuras y productos del metabolismo)
HHumusSustancias no Húmicas• Materiales orgánicos sencillos: azúcares y aminoácidosg y• Materiales orgánicos de elevado peso molecular:
Polisacáridos y aminoácidos
Sustancias Húmicas en sentido estricto
S i ú i
Composición bioquímica
Sustancias no HúmicasMateriales orgánicos cuyas características químicas todavía son identificables
Sustancias HúmicasLas sustancias húmicas se caracterizan por no tener propiedades físicas y químicas químicas todavía son identificables específicas que los caracterice
• Lignina•Celulosa y Hemicelulosa•Glúcidos
Características generales
• Color oscuroC i
Algunas estructuras químicas
•Glúcidos• Proteínas• Péptidos• Aminoácidos
• Carga negativa• Carácter ácido• Predominantemente aromáticos • Hidrofílicos (tambien hay partes
L í d t t
• Grasas• Ceras• Ácidos orgánicos de bajo PM
( y phidrofobicas)• Elevado PM• Relativamente oxidados. R lt d d d i ióLa mayoría de estos compuestos son
fácilmente biodegradables y tienen cortavida en el suelo.
Resultan de procesos de descomposición, degradación y síntesis, denominado humificación.
Estructura hipotética de un Acido Húmico
http://virtual‐museum.soils.wisc.edu/som/index.htmlp // / /
Composición elemental de la MOS
Composición elemental porcentajep p j
Carbono C 50
Oxigeno O 40
Nit ó N 5Nitrógeno N 5
Hidrogeno H 5
Sustancias Húmicas 60‐90
Sustancias no Húmicas 10 40
Sustancias que la forman:
Sustancias no Húmicas 10‐40
Estructura elemental de las sustancias húmicas
Composición elemental porcentaje
Carbono C 45‐65
Oxigeno O 27‐50
Nitrógeno N 3‐6
Hidrogeno H 2‐12
COOrganismosAmbiente
id
CO2
Materia
Calidad del residuo
Residuos orgánicos que
ingresan
Materia orgánica del suelo
Sustancias húmicas
Procesos de Incorporación- Descomposición de los tejidos orgánicos por acción mecánica de la faunaDescomposición de los tejidos orgánicos por acción mecánica de la fauna y microorganismos.- Biodegradación y cometabolismo.
R i ió d d t d l d d ió bi í t i d- Reorganización de productos de la degradación con biosíntesis de nuevos componentes orgánicos.
Transformaciones de los residuos vegetalesTransformaciones de los residuos vegetales
Los restos orgánicos (vegetales y animales) al llegar al suelo son descompuestos por los organismos del suelodescompuestos por los organismos del suelo
Se estima que entre un 60‐70% se transforma (descomposición y i li ió ) l d ñmineralización) en un lapso de meses a 2 años
Simultáneamente, una parte se reorganiza formando compuestos p g pmás estables que siguen siendo sustancias orgánicas pero su tasa de mineralización es mucho mas lenta, entre 1.5 a 2% anual.
Fracciones orgánicas de distinta estabilidad biológica
d b d d b l l lResiduos carbonados de bajo peso molecular que se mineralizan en CO2, nitratos, fosfatos, sulfatos, otros.
Lignina y otros productos resistentesLignina y otros productos resistentes.
Biomasa del suelo (células y productos de síntesis microbiana).
Compuestos orgánicos adsorbidos a los coloides del suelo.
Sustancias “precursoras” del humus.p
Mecanismos que participan en la formación de las macromoléculas de las sustancias húmicasmacromoléculas de las sustancias húmicas
PolimerizaciónEs un proceso bioquímico por el cual los reactivos, monómeros, se agrupan químicamente dando lugar a un polímero
lineal o una macromolécula tridimensional .
Por adiciónLa molécula entera
del monómero pasa a
Por condensaciónParte de la molécula del monómero se pierde cuando el monómero pasa a
formar parte del polímeroformar parte del polímero.No genera
subproductos
formar parte del polímero. Generalmente pierde agua, pero pueden ser otros compuestos o
átomos. Hay procesos de oxidación (fenoles a quinonas) Produce
subproductosfenol
quinona
Humificación biológica y no biológica
Humificación biológica da lugar a sustancias húmicas de relación C/N 10/1 ‐12/1 de color oscuro muy polimerizadas ricas en bases baja solubilidad no12/1, de color oscuro, muy polimerizadas, ricas en bases, baja solubilidad, no muy acidas, alto peso molecular. Participan organismos y enzimas.
Humificación no biológica da lugar a sustancias húmicas muy acidas baja saturación con bases, bajo contenido de N por eso las relación C/N es de 15‐30, peso molecular bajo lo que aumenta su solubilidad, mas lenta que la H. biológica.
Factores que influyen en la humificación•Aireación•Humedad•Temperatura•Acidez
Complejación
Anión complejante orgánico ó Ligando
Ión metálico+ Complejo órgano‐mineral
QUELATO: cuando dos ó más grupos funcionales orgánicos de un mismo ligandoQUELATO: cuando dos ó más grupos funcionales orgánicos de un mismo ligando coordinan el ión metálico de un complejo, y se forma una estructura en anillo.
La estructura general
Con ácido oxálico y cobre
R Me n+
La estructura generalO
O
O
O
C
CCu
OO
39 % 61 % 71 % 51 %Participación
43 % 58 % 18 % 18 %Participación
porcentual de cada grupo en la Acidez
Total47 % 53 % 9 % 50 %
• Acción cementante: ”agregados” de materia orgánica• Acción cementante: agregados de materia orgánica y partículas minerales. Estructura del suelo
Disminuye el riesgo de erosióny g
Mayor movimiento de agua en profundidad, pero también mayor retencióntambién mayor retención
Menor compactación: mayor aireación y ó d ípenetración de raíces
Efecto de la MOS sobre la estabilidad de los agregados Actividad microbiana
Precursores de sustancias húmicas
Sustancias húmicas
Distribución de los componentes humificados‐no humificados de la MOS
80-90% 10-20 %
Materia Materia orgánica humificada Orgánica
Nohumificada
P l P i
Pool Activo
Pool Intermedio
Pool Pasivo
Humus Componente relativamente estable del suelo
Humificación directa compuestos orgánicos sencillos a SH
Humificación lenta, de biomasa microbiana a SH
Factores internosComposición del material
Factores externosTipo, cantidad y actividad de microorganismosTextura pHpHHumedad relativaRégimen de temperaturaRégimen de humedadAlternancia desecación /humectación M j d l l
Humus joven25-35 años
Tasa de mineralización
Manejo del suelo
2 a 5 %
Algunos factores determinantes Ed d d l l
Humus más evolucionado(cientos a miles de años)
Tasa de mineralización0.7-3 %
Edad del sueloUbicación del horizonte en el perfil
Condiciones del medioetc.
RESIDUOS VEGETALES:COMO LOS PRINCIPALES PRECURSORES DE LA MATERIA ORGANICA
75% agua
ComposiciónComposición
25%Materia seca10% minerales
25% Materia seca 15% compuestos orgánicos
ó l ló l lN, S, P, K, Ca, Mg, y microelementos
Composición Elemental Composición Elemental 90 % H>C>O
1‐Hidratos de Carbono (30 a 80%)2‐ Lignina (10‐30%)
Todos estos elementos se agrupan para formar:
2‐ Lignina (10‐30%).3‐ Proteínas (1‐15%).4‐ Ceras, grasas, resinas y otros (1‐8%).
Cantidad de MOS = Biomasa total recibida ‐ Biomasa mineralizada (rápida + lenta)
Contenido de MO oxidable característicos para horizontes de superficie de algunos ecosistemas
Suelos de pradera 5-8%
p p g
Suelos de secano semiárido 1-2%
Suelos bajo riego 2-4%j g
Suelos de zona templada húmeda 6-8%
Residuos Vegetales 60‐80 %
CasosCasos
A) Determinar las tn de MOS y de C de un suelo) y1‐ En los primeros 20 cm.2‐ Contenidos en una profundidad de 100 cm
D t DA 1 2 / 3Datos: DA. 1.2 g /cm3% de C de la MOS 58 %
B) E ti l did l d C l i 20 d l bl t i iB) Estimar la perdida anual de C para los primeros 20 cm del problema anterior, si la tasa de mineralización de la MOS para la zona es de 2%.
C) Determinar los kg /ha de rastrojo que debieran aportarse por año para reponer la pérdida de C estimado en B (estimar una tasa de humificación de un rastrojo de maíz del 18 %.
Realizar la comparación entre la composición de la MOS y residuos vegetales de distintos orígenes
%Peso
O i
Ceras,Grasas,R i
Proteínas Celulosa Hemicelulosa,carbohidratos
Lignina y derivados C/N
Organismos Resinas carbohidratos derivados
Leguminosas herbáceas•Raíces•Hojas
10-12 10-1512-20
20-2515
25-3010-12
10-155
-12-16
•Hojas
Gramíneas Perennes•Raíces 5-12 5-10 25-30 25-30 15-20 15-20
Árboles caducifolios•Hojas•Maderas
3-5-
4-100.5-1
15-2540-50
10-2020-30
1020-25
40-50-
Coníferas•Hojas 20-25 5-7 20 15-20 15 60-70•Maderas - 0.1-1 45-50 15-25 25-30 -
Bacterias - 40-70 - Mucosidad - 8-12
Musgos - 5-10 15-25 30-60 no -
lAlgas - 10-15 5-10 50-60 - -
MOS 0.8-7.7 30-35 3-5 5-12 30-50 8-15