MATERIA ORGANICA EN EL SUELO

1. Materia orgánica conceptos

DEFINICIÓN

Por definición, toda sustancia orgánica contiene carbono. Los suelos del mundo contienen aproximadamente el doble de la cantidad de carbono que se encuentra en toda la vegetación del planeta. Por lo tanto, la materia orgánica del suelo tiene un rol decisivo en el balance global del carbono, el cual es considerado el factor más influyente en el calentamiento global o efecto invernadero. La materia orgánica del suelo puede ser definida en dos sentidos:

a) Materia Orgánica en sentido general:

Involucra micro y meso-organismos que habitan el suelo, raíces de las plantas, todo material proveniente de organismos muertos y sus productos de transformación, descomposición y resíntesis sobre y en el suelo.

b) Materia orgánica en sentido restringido:

Excluye de la definición anterior la biomasa del suelo (organismos vivos y raíces).

La materia orgánica, considerada como una mezcla compleja y variada de sustancias orgánicas, desempeña un importante papel en los suelos agrícolas. A pesar de que la misma constituye solo una pequeña fracción de la mayoría de los suelos, es un componente dinámico que ejerce una influencia dominante en muchas propiedades y procesos del suelo. Frecuentemente un efecto lleva a otro, de modo que de la adición de materia orgánica a los suelos, resulta una cadena compleja de múltiples beneficios.

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 Los restos vegetales son cuantitativamente más importantes que los residuos animales.

Se define como la totalidad de sustancias orgánicas presentes en el suelo que proceden de: restos de plantas y animales, en diferentes estados de transformación, exudados radicales, aportes orgánicos externos - estiércol, compost; y productos xenobióticos, así como los organismos edáficos – biomasa del suelo y los productos resultantes de su senescencia y metabolismo. (Labrador, 1996).

2. TRANSFORMACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA

MEDIO AERÓBICO

La descomposición: un proceso de oxidación. En un suelo bien aireado todos los compuestos que se encuentran en los residuos vegetales son sujetos a oxidación.

Debido a que la fracción orgánica de los materiales vegetales está mayormente compuesta por carbono e hidrógeno, la oxidación de los compuestos orgánicos en el suelo puede representarse como:

En esta reacción general están involucradas muchas etapas intermedias y está asociada a reacciones laterales importantes, que involucran a otros elementos distintos del carbono y el hidrógeno. Aún más, esta reacción básica es responsable de la mayor parte de la descomposición de la materia orgánica en el suelo, como también del consumo de oxígeno y liberación de CO2.

En medios aeróbicos se producen tres reacciones fundamentales que son:

• Los compuestos carbonados son oxidados por enzimas para producir: CO2, H2O, energía y biomasa de los organismos descomponedores.

• Los nutrientes esenciales (N, P, y S) son liberados y/o inmovilizados por una serie de reacciones específicas que son exclusivas para cada elemento.

• Se forman compuestos muy resistentes a la acción microbiana (por modificación de los compuestos presentes en el tejido original o por síntesis microbiana).

En este tipo de medio es de esperar la formación de un horizonte genético A

MEDIO ANAERÓBICO

Cuando los poros del suelo llenos de agua impiden la difusión del O2 desde la atmósfera hacia el suelo, la provisión de oxígeno puede agotarse. Los organismos aeróbicos no pueden funcionar sin oxígeno suficiente, por lo que los organismos anaeróbicos o facultativos se vuelven dominantes. En condiciones de poco oxígeno, o anaeróbicas, la descomposición se produce mucho más lentamente que cuando el oxígeno es abundante. Por esto los suelos mojados, anaeróbicos, tienden a acumular grandes cantidades de materia orgánica parcialmente descompuesta.

Los productos de la descomposición anaeróbica incluyen una amplia variedad de compuestos orgánicos parcialmente oxidados, como ácidos orgánicos, alcoholes y gas metano. La descomposición anaeróbica libera relativamente poca energía para los organismos involucrados, por lo que los productos finales aún contienen

mucha energía (por esta razón el alcohol y el metano pueden servir como combustibles). Algunos de los productos de la descomposición anaeróbica causan preocupación, porque dan olores pestilentes o inhiben el crecimiento vegetal.

3. FACTORES

Son aquellos elementos que pueden condicionar una situación, volviéndose los causantes de la evolución o transformación de los hechos. Un factor es lo que contribuye a que se obtengan determinados resultados al caer sobre él la responsabilidad de la variación o de los cambios.

INFLUENCIA DE LOS FACTORES DEL MEDIO

INFLUENCIA DEL CLIMA

La temperatura y la precipitación ejercen una influencia dominante sobre las cantidades de carbono orgánico que hay en los suelos.

Temperatura

El efecto de la temperatura resulta de la diferencia de respuesta de los procesos de producción de materia orgánica (crecimiento vegetal) y de destrucción de materia orgánica (descomposición microbiana) ante los incrementos de esta variable climática. En los suelos cálidos, la mineralización es acelerada, por lo que la liberación de nutrientes es rápida pero la acumulación residual de materia orgánica es menor que en los suelos más fríos. Por lo tanto, a medida que nos trasladamos desde los climas más cálidos hacia los más fríos, el contenido de materia orgánica de suelos equiparables tiende a aumentar. Los suelos regados de las regiones desérticas calientes, se encuentran entre los de más rápida velocidad de descomposición de la materia orgánica.

Dentro de zonas de condiciones de humedad uniforme y vegetación comparable, las cantidades totales promedio de materia orgánica de los suelos aumentan de dos a tres veces por cada 10ºC de disminución de la temperatura media anual. En las regiones montañosas, a medida que uno asciende desde las tierras bajas cálidas a las altas, más frías, se evidencian cambios similares en la materia orgánica del suelo.

Humedad

La humedad del suelo también ejerce una influencia importante en la acumulación de materia orgánica en los suelos. En condiciones comparables, el contenido materia orgánica de los suelos aumenta a medida que crece la humedad efectiva. Sin embargo, al establecer esta correlación con la precipitación, se debe recordar

que el nivel de materia orgánica, en cualquier suelo, está influenciado tanto por la temperatura como por la humedad y también por otros factores.

Donde la temperatura media anual es alta y la precipitación es baja, es donde se encuentran los niveles naturales más bajos de materia orgánica y las mayores dificultades para mantenerlos. Estas relaciones son de extrema importancia para la productividad y conservación de los suelos y para la dificultad relativa de manejar en forma sustentable el recurso natural suelo.

INFLUENCIA DE LA VEGETACIÓN NATURAL

Usualmente, el clima y la vegetación actúan en forma conjunta para influenciar en los contenidos de materia orgánica del suelo. Generalmente, la gran productividad vegetal originada por un ambiente bien provisto de agua lleva a mayores aportes a la reserva de materia orgánica del suelo. En las áreas sub-húmedas y semiáridas generalmente dominan los pastizales, mientras que en las regiones húmedas dominan los árboles. En las zonas climáticas donde la vegetación natural incluye a ambos, bosques y pastizales, el contenido total de materia orgánica es más alto en los suelos desarrollados bajo pastizales que en los desarrollados bajo bosques. En los suelos con vegetación de pastos, los residuos de las plantas contienen una proporción relativamente mayor de materia radicular, que se descompone más lentamente y contribuye más eficientemente a la formación de humus del suelo que la hojarasca de un bosque.

EFECTOS DE LA TEXTURA Y EL DRENAJE

Textura

Mientras el clima y la vegetación natural afectan la materia orgánica del suelo de áreas geográficas extensas, la textura del suelo y el drenaje con frecuencia son responsables de diferencias notables de materia orgánica dentro de un paisaje de un sitio determinado. En general, y siendo iguales todas las otras características, los suelos con alto contenido de arcilla y limo tienen más materia orgánica que los arenosos.

En los suelos de textura fina la cantidad de residuos orgánicos que retorna al suelo es generalmente mayor, debido a que las capacidades de retener nutrientes y agua superiores de estos suelos favorecen una producción vegetal mayor. Al mismo tiempo, los poros, generalmente más pequeños, de los suelos de textura fina pueden restringir la aireación y reducir la velocidad de oxidación de la materia orgánica.

Otro factor que favorece la mayor acumulación de materia orgánica en los suelos de textura fina es la formación de complejos arcilla-humus que protegen a la materia orgánica de la degradación.

Efectos del drenaje

En los suelos mal drenados la provisión abundante de agua estimula la producción de materia orgánica seca por parte de las plantas y la aireación relativamente deficiente inhibe la descomposición de la materia orgánica. Por lo tanto los suelos deficientemente drenados, por lo general, acumulan cantidades de materia orgánica mucho más altas que suelos similares pero mejor aireados. Por ejemplo, los suelos adyacentes a cursos de agua son excepcionalmente ricos en materia orgánica, debida en parte a su mal drenaje.

En ambientes muy pobremente drenados, se puede acumular materia orgánica suficiente para formar horizontes orgánicos (O). Si la condición de anegamiento natural de estos horizontes O se altera por la instalación de un sistema de drenaje artificial, el incremento de suministro de oxígeno resultante provoca la desaparición de gran parte de la materia orgánica acumulada en estos suelos.

INFLUENCIA DEL MANEJO AGRÍCOLA Y EL LABOREO

Indiscutiblemente, se puede generalizar diciendo que las tierras cultivadas tienen niveles mucho más bajos de materia orgánica que los que tienen áreas similares pero con vegetación natural. Esto no es sorprendente; en condiciones naturales toda la materia orgánica producida por la vegetación se devuelve al suelo y el suelo no se perturba por labranzas. En contraste, en las áreas cultivadas, la mayor parte del material vegetal se extrae para alimento humano o animal y lo que termina regresando al suelo es relativamente menor. Además, la labranza airea el suelo y desmenuza los residuos orgánicos, haciéndolos más accesibles a la descomposición microbiana.

Roturación

Cuando se incorpora al cultivo una tierra virgen, se produce un descenso muy rápido del contenido de materia orgánica. Con el tiempo, las ganancias y pérdidas de carbono orgánico alcanzan un nuevo equilibrio y el contenido de materia orgánica se estabiliza en un valor mucho más bajo. Cuando se desmonta bosques tropicales lluviosos, se observan caídas similares del contenido de materia orgánica; sin embargo, las pérdidas pueden ser aún más rápidas debido a que en este caso las temperaturas son más altas.

Las modernas prácticas de labranza conservacionista pueden ayudar a mantener o restaurar niveles altos de materia orgánica en la superficie del suelo.

Comparadas con la labranza tradicional, prácticas como la cubierta de rastrojos o labranza cero dejan una proporción mayor de los residuos sobre o cerca de la superficie del suelo. Estas técnicas protegen al suelo de la erosión y frenan también la descomposición rápida de los residuos de cosecha.

FACTORES QUE CONTROLAN LAS VELOCIDADES DE DESCOMPOSICIÓN Y MINERALIZACIÓN

El tiempo necesario para completar los procesos de descomposición y mineralización (transformación de sustancias orgánicas en inorgánicas) puede variar desde días hasta años, dependiendo mayormente de dos factores generales:

1. Las condiciones ambientales del suelo.

2. La calidad de los residuos agregados como fuente de alimento para los organismos.

Las condiciones ambientales que conducen a una rápida descomposición y mineralización incluyen un pH casi neutro, humedad del suelo suficiente y buena aireación (alrededor de 60% del espacio poroso del suelo lleno con agua) y temperaturas cálidas (25 a 35ºC).

Factores Físicos que Influyen en la Calidad de los Residuos

La ubicación de los residuos, dentro o sobre del suelo, es un factor físico decisivo para las velocidades de descomposición.

La ubicación de los residuos vegetales en la superficie, como la hojarasca en un bosque o la cubierta de rastrojos en la labranza conservacionista, usualmente da como resultado velocidades de descomposición más lentas y más variables que cuando se incorporan residuos similares dentro del suelo, por restos de raíces, acción de la fauna o labranza. Los residuos incorporados están en íntimo contacto con los organismos del suelo y, generalmente, se mantienen uniformemente húmedos. Por el contrario, los residuos superficiales están fuera del alcance físico de la mayoría de los organismos del suelo, salvo el micelio de los hongos y la fauna de mayor tamaño, como las lombrices. Los residuos superficiales están sujetos a desecación y también a temperaturas extremas.

Los elementos nutritivos mineralizados a partir de residuos aplicados en la superficie son también más susceptibles de perderse que los que provienen de residuos incorporados.

Otro factor físico importante es el tamaño de las partículas del residuo, cuanta más chica es la partícula, mayor es la velocidad de descomposición. Un tamaño de partícula chico puede deberse a la naturaleza de los residuos (ej. ramitas versus troncos), a tratamientos mecánicos (molienda, picado, labranza, etc.) o a la acción masticatoria de la fauna del suelo. La reducción del tamaño de partícula de los residuos expone físicamente más área superficial a la descomposición y también fragmenta las paredes celulares con lignina o lignificadas y las cubiertas externas cerosas de las hojas, de modo que expone los tejidos más fácilmente descomponibles y los contenidos celulares.

Relación Carbono/Nitrógeno de los Materiales Orgánicos y los Suelos

El contenido de carbono de una materia vegetal seca típica es de un 42%; el de la materia orgánica del suelo varía desde 40 a 58%. En contraposición, el contenido de nitrógeno de los residuos vegetales es mucho más bajo y varía ampliamente (desde<1 a 6%). La relación del carbono al nitrógeno, C/N, de los residuos que se aplican al suelo es importante por dos razones:

• Cuando se agrega residuos que tienen relación C/N alta, se produce una fuerte competencia entre los microorganismos por el nitrógeno disponible del suelo.

• La relación C/N del residuo contribuye a determinar su velocidad de descomposición y la velocidad con que el nitrógeno se hace disponible para las plantas.

Relación C/N en plantas y microbios: en los residuos vegetales la relación C/N varía desde 10:1 a 30:1, en las leguminosas y las hojas jóvenes, hasta valores tan altos como 600:1, en algunas clases de aserrín. Generalmente, a medida que la planta madura, la proporción de proteínas de sus tejidos disminuye mientras que aumentan la de lignina y celulosa y la relación C/N.

En los cuerpos y células de los microorganismos, la relación C/N no sólo es menos variable que en los tejidos vegetales, sino que también es comúnmente mucho más baja, cayendo hasta 5:1 a 10:1. Entre los microorganismos, las bacterias son generalmente algo más ricas en proteínas que los hongos y, en consecuencia, tienen una relación C/N más baja.

Relación C/N en suelos:

La relación C/N de la materia orgánica de los horizontes superficiales (Ap) de los suelos arables (cultivados) comúnmente varía de 8:1 a 15:1, estando la mediana cerca de 12:1. Usualmente, en un perfil de suelo, la relación es más baja en los subsuelos que en las capas superficiales. En una región climática dada, hay muy poca variación de la relación C/N entre suelos manejados de modo similar.

Influencia de la Relación C/N en la descomposición

Al igual que otros organismos, los microbios del suelo requieren un balance de nutrientes para construir sus células y obtener energía. La mayoría de los organismos del suelo metabolizan materiales que contienen carbono, tanto para formar compuestos orgánicos esenciales, como para obtener energía para procesos vitales. Sin embargo, ninguna criatura puede multiplicarse y crecer sólo con carbono. Los organismos deben obtener también suficiente nitrógeno para sintetizar componentes celulares que contienen nitrógeno, tales como aminoácidos, enzimas y ADN.

En promedio los microbios del suelo deben incorporar dentro de sus células alrededor de ocho partes de carbono por cada parte de nitrógeno (asumiendo que los microbios tienen una relación C/N promedio de 8:1). Debido a que sólo alrededor de un tercio del carbono metabolizado por los microbios se incorpora a sus células (el restante se respira y se desprende como CO2) necesitan encontrar en el sustrato alrededor de 24 partes de carbono por cada parte de nitrógeno que asimilan en de sus cuerpos (es decir una relación C/N de 24 en su "comida")

Este requerimiento da como resultado dos consecuencias prácticas extremadamente importantes.

Primero, si la relación C/N del material orgánico agregado al suelo excede de más o menos 25:1, los microbios tendrán que recurrir a la solución del suelo para obtener suficiente nitrógeno. Por esto, la incorporación de residuos de alta C/N agotará la provisión de nitrógeno soluble, causando deficiencia de nitrógeno en las plantas superiores. Segundo, si no hay suficiente nitrógeno para sostener el crecimiento microbiano, ni en el material que se descompone, ni disponible en la solución del suelo, la alteración de los materiales orgánicos puede demorarse.

Influencia del Contenido de Lignina y Polifenoles de los Materiales Orgánicos

El contenido de lignina de los desechos vegetales varía desde menos de 2% hasta más de 50%. Los materiales con alto contenido de lignina se descomponen muy lentamente.

También los compuestos polifenólicos que se encuentran en los desechos de las plantas pueden inhibir la descomposición. Estos compuestos fenólicos frecuentemente son hidrosolubles y pueden estar presentes en concentraciones tan altas como 5 a 10% del peso seco.

Por formación de complejos altamente resistentes con las proteínas durante la descomposición de los residuos, estos compuestos fenólicos pueden retardar severamente tanto la mineralización de nitrógeno como la oxidación del carbono.

4. PH

El pH, también llamado reacción del suelo, tiene enorme importancia en los suelos agrícolas y naturales. La mayor acidez o alcalinidad de éstos determinará las especies vegetales que pueden ser cultivadas, las cantidades y formas químicas en las que los nutrientes e incluso los posibles contaminantes se encontrarán presentes, y por tanto su estado de disponibilidad, la actividad de los distintos microbios tanto beneficiosos como nocivos, y toda una serie de factores relacionados.

Es fundamental así conocer cuáles van a ser los cambios en el pH de un suelo cuando se aporta materia orgánica. En principio, la descomposición de ésta tiene cierto efecto acidificante debido a la formación de ácidos orgánicos de pequeño tamaño, la generación de CO2 en la mineralización, el cual se disuelve en el agua formando bicarbonatos y, en algunas condiciones, carbonatos, y por último, a la nitrificación del amonio producido para dar lugar a nitrato. No obstante, esta acidificación del medio es siempre moderada, se restringe a las zonas del suelo más ricas en materia orgánica, y puede ser incluso deseable al favorecer la disolución de nutrientes requeridos por los cultivos.

Ejerce sobre la humificación una acción directa en cantidad y calidad del humus, afectando además a la naturaleza de la población vegetal que sustenta el suelo y por lo tanto, a la descomposición del material orgánico que va a ser luego transformado.

Un pH excesivamente bajo, menor a 5; ralentiza la actividad biológica, y en consecuencia, disminuye el ritmo de transformación y mineralización de la materia orgánica; y un pH mayor de 8,5 también altera negativamente estos procesos por la acumulación de sales y sodio en niveles tóxicos

5. Nutrientes en el suelo

cuardo1. fuentes de materia orgánica de origen animal y contenido de nitrógeno y carbono

tipo de estiércolcarbono nitrógeno

C/N%

Vacuno 7 0,5 15ave 15 1,5 10

cerdo 8 0,7 12oveja 16 0,8 20

equino 15 0,5 30harina de sangre 35 1,5 2

cuadro2. Composición promedio de nutrientes de diferentes tipos de estiércol, al estado fresco.

constituyentebovino equino ovino porcino pollo

%N 0,53 O,55 0,89 0,63 0,89P₂O₅ 0,29 0,27 0,48 0,46 0,48 K2O 0,48 0,57 0,83 0,41 0,83Ca 0,29 0,27 0,21 0,19 0,38Mg 0,11 0,11 0,13 0,03 0,13Cu 0,00079 0,00079 0,00079 0,00016 0,0006Mn 0,003 0,003 0,003 0,0008 0,003Zn 0,0016 0,002 0,002 0,0006 0,0021Cl 0,03 0,08 0,08 0,03 0,08S 0,036 0,036 0,06 0,03 0,06B 0,016 0,016 0,016 0,0005 0,016materia orgánica 16,74 27,06 30,07 15,5 30,7humedad 81,33 68,85 64,82 77,56 64,80ceniza 2,o6 6,70 4,72 6,02 4,72

Fuente: Farm Chemicals Handbook. 1991 Charlotte Sine

6. Métodos de incorporación

Los abonos verdes son cultivos con el propósito de enterrarlos para proveer de materia orgánica. La gradual descomposición de la materia orgánica provee de nutrientes; mejora la textura del suelo; evita la pérdida por lavado, y retiene el agua. Hay especies especialmente recomendadas como la crotalaria, el kudzu, la alfalfa y algunas otras.

Los residuos de cosechas.- comprenden los rastrojos de los cultivos. En el Perú existe la pésima costumbre de quemar los rastrojos y de esta manera se priva a los suelos de la materia orgánica necesaria.

El uso de estiércol o guano de animales.- es una práctica muy arraigada. Su aplicación muestra efectos positivos en los cultivos, especialmente los intensivos.

En el país existen yacimientos de turba, especialmente en la Sierra, cuyo uso se está difundiendo para fines de jardinería y cultivos en invernaderos. Las turberas son acumulaciones de materia vegetal en zonas pantanosas y que pueden llegar a varios metros de profundidad.

En la actualidad se está difundiendo la producción del humus de lombriz a través de la lombricultura.

7. Contenido de materia orgánica en el 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. Cuanta 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 descomposición, 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 clímax 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.

8. Efectos de la materia orgánica en las condiciones del suelo y cultivos

Efectos en el suelo.-

El efecto en las características físicas se debe al efecto sobre la microflora y mesofauna del suelo, es decir, sobre la actividad bilógica. La presencia de carbono permite un incremento de la población activa de hongos, bacterias,

actinomicetos y algas, las cuales aceleran el flujo del ciclo orgánico del suelo. Esto permite incrementar la biodiversidad. Otros organismos intermedios como la lombriz favorecen a la generación de partículas, promoviendo una mejor estructura. Esto determina una adecuada aireación del suelo evitando además la compactación y, por lo tanto promueve un bajo impedimento mecánico para el crecimiento de las raíces.

Desde un punto de vista químico, se incrementa la capacidad de intercambio catiónico CIC, se mantiene un PH más bajo, se regula en mejor forma el ciclo de nutrientes, especialmente el del nitrógeno, azufre, fosforo y boro. Desde el punto de vista de los micronutrientes, la quelatacion de estos permite la mejor absorción, favoreciendo los procesos de nutrición de la planta por efecto de una nutrición mas balanceada.

La retención de la humedad es otro factor relevante, como efecto positivo de la aplicación de materia orgánica al suelo. Esta permite incrementar la humedad aprovechable para las raíces. El color más oscuro que confiere a la materia orgánica permite el fácil calentamiento del suelo, factor importante para que los cultivos crezcan en épocas de invierno. Desde un punto de vista fitosanitario las enfermedades del suelo como fusarium, phytium, rizoctonia, erwinia, etc. Son más son más agresivas en suelos con baja cantidad de carbono, esto se explica porque existe menor biodiversidad de microorganismos. Al incrementar la materia orgánica aparecen los predadores naturales del suelo y en consecuencia el daño al cultivo es menor. Este mismo efecto es para el nematodo, lo que permite controlar sus poblaciones.

Otro efecto biológico es que las excreciones radiculares de las plantas del cultivo son más rápidamente metabolizadas y por lo tanto no se acumulan en el suelo.

Efectos sobre la planta

Los efectos de la MO sobre la nutrición de la planta en forma directa, han sido estudiados menos exhaustivamente que los efectos que produce sobre el suelo. Ya que estos efectos son variados y permiten mejorar condiciones biológicas, químicas y físicas del suelo. La formación de compuestos órganos-minerales favorece a una nutrición más equilibrada.

Se señala que las plantas pueden absorber ciertos compuestos orgánicos mayormente elaborados, lo que facilitaría la biosíntesis a nivel celular. Esto hace que se incremente las actividades fisiológicas de la planta y puedan realizar sus estados fenológicos de una manera correcta logrando incrementar la producción.

Banghoo et al.-19988 determino un claro efecto de la aplicación de huano de pollo en parronales de uva sultanía, incrementando su producción en un 40% al segundo año de aplicación.

La absorción de fosforo y manganeso también se ven incrementados por la aplicación de la sustancia orgánica.

9. FUNCIONES DE LA MATERIA ORGÁNICA EN EL SUELO.

En la edafogénesis

• Movilización de Fe, Al, Mn en la forma química de quelatos.

• Peptización y floculación de minerales de arcilla.

• Acción disolvente sobre los minerales del suelo de ácidos orgánicos de la rizósfera y colonias de microorganismos.

• Reducción de elementos susceptibles de participar en reacciones redox (Fe - Mn).

En las propiedades físicas

• Favorece la agregación y estructuración.

• Aumenta la retención hídrica.

• Porosidad y aireación: la presencia de MO tiende a equilibrar el sistema poroso. En suelos arcillosos tiende a aumentar los mesoporos y en arenosos los microporos.

• Régimen térmico: la MO causa 2 efectos: incrementa la absorción de energía radiante del suelo al disminuir su albedo y atenúa las fluctuaciones de temperatura por tener mayor calor específico que la fracción inorgánica.

sustancia CALOR ESPECÍFICO.(cal g-1)

humus 0.3 – 0.4minerales 0.2agua 1

• Plasticidad: La presencia de MO tiende a desplazar el rango de plasticidad de un suelo hacia mayores contenidos de agua. Como los laboreos deben efectuarse a

contenidos de agua menores al límite inferior de plasticidad; cuanto mayor sea el contenido de MO de un suelo, tanto mayor podrá ser el contenido de agua admitido para su laboreo.

• Acción antierosiva: Se debe al mejoramiento de la agregación.

En las propiedades físico-químicas

• Aumenta la capacidad de intercambio catiónico.

• Aumenta la capacidad reguladora ácido - base.

• Aumenta la estabilidad coloidal como gel.

• Tiende a acidificar los suelos.

• Influye sobre los procesos de óxido-reducción.

En las propiedades bioquímicas

• Fuente de nutrientes. A través de la mineralización se liberan en forma inorgánica:

N - P - S.

• Fuente de energía para procesos microbianos.

Propiedades fisiológicas

• Las sustancias fisiológicamente activas del suelo son: las Vitaminas, las Auxinas (AIA, giberelinas), los Antibióticos, las enzimas. Las sustancias húmicas del suelo, siendo productos de presencia masiva y en muchos casos menos lábiles que las sustancias mencionadas anteriormente, también exhiben una notable variedad de efectos fisiológicos:

• alteran la permeabilidad de membranas celulares presentando características antibióticas.

• pueden activar la respiración celular.

• pueden inducir la formación de mayores concentraciones de azúcares en los líquidos intracelulares de plantas superiores.

• pueden tener efectos auxínicos.

• podrían conferir mayor resistencia a la sequía en algunas especies vegetales.

• pueden inducir alelopatías (comprende todas las influencias de las plantas entre sí).

Los residuos de muchas especies cultivadas especialmente gramíneas originan durante su descomposición en el suelo sustancias que podrían inhibir el desarrollo de cultivos subsiguientes. El conocimiento de estos hechos es de gran importancia para decidir las rotaciones adecuadas.

• afectan por su combinación con moléculas orgánicas, la bioactividad, persistencia y biodegradación de los pesticidas.

10.Enmiendas orgánicas.

Son residuos de origen animal y vegetal que adicionados a los suelos mejoran sus características químicas, físicas y biológicas Efecto de la aplicación de residuos vegetales al suelo sobre las propiedades físicas del mismo

La función principal atribuida a las enmiendas orgánicas es el aporte de materia orgánica al suelo, con el fin de generar humus para mejorar la fertilidad del suelo.

La normativa reguladora de los productos fertilizantes contempla varios tipos de enmiendas orgánicas para las que, dependiendo de la materia prima utilizada en su elaboración, se exigen los contenidos mínimos de Materia orgánica total, de humedad relativa y de Extracto húmico total.

Los tipos de enmiendas pueden ser:

Húmicas, hechas con materia prima Animal o vegetal (turba, lignito o leonardita).

Turba de musgo, realizada con materia prima Musgo, principalmente género Sphagnum.

Turba herbácea, realizada con materia prima Turberas bajas principalmente (Carex, Phragmytes…).

Compost, hecho con materia prima Ciertos residuo orgánico biodegrable.

Compost Vegetal, realizado con materia prima Restos Vegetales.

Compost de estiércol, realizado con materia prima Deyecciones de animales.

Vermicompost, procedente de la Digestión por lombrices de materiales orgánicos, esencialmente estiércol.

Enmienda húmica

Su interés radica en la aportación directa al suelo de compuestos húmicos, que pueden proceder del proceso de transformación de restos vegetales o animales y fundamentalmente de materia orgánica de tipo sedimentario como las turbas, lignitos y leonarditas, ligados al proceso de formación del carbón.

Las sustancias húmicas son compuestos de color amarillento a negro, amorfos, muy polirizados, con elevado peso molecular y de naturaleza coloidal. Se clasifican en función de su solubilidad en ácidos y bases, pudiéndose separar en diversas fracciones húmicas: ácidos húmicos, ácidos fúlvicos y huminas. Los ácidos húmicos representan la fracción más interesante del humus del suelo, pudiendo suponer hasta un 80% del mismo.

En este tipo de enmienda debe valorase un buen equilibrio entre los dos tipos de ácidos, considerándose como idónea una relación de 4 a 1 (80% de húmicos y 20% de fúlvicos).

Las sustancias húmicas inciden de forma beneficiosa en el crecimiento de las plantas actuando de la siguiente forma:

• Los grupos funcionales ácidos húmicos y fúlvicos que contienen intervienen en las reacciones de intercambio catiónico de los suelos.

• Interaccionan con las arcillas y estabilizan los agregados del suelo, previniendo la erosión.

• Tienen un papel importante en la disponibilidad de micronutrientes, puesto que forman complejos con los metales como el hierro, manganeso, zinc y cobre, contribuyendo además a mejorar la absorción por las plantas del fósforo, nitrógeno, potasio, calcio y magnesio.

Turbas

La turba es un material procedente de la degradación bioquímica de materiales vegetales acumulados en medios anaeróbicos o semi-anaeróbicos (turberas). Pueden ser de dos tipos según las condiciones de formación, diferenciándose en turberas bajas o "eutróficas" y turberas altas u "oligotróficas".

Se contemplan en la normativa dos tipos de turbas según las especies vegetales de que proceden: "Turba herbácea", o turba negra, formada por caña común (pastos de Phragmytes) y carrizos (género Carex), y la "turba de musgo" o turba rubia en la que predomina el género Sphagnum.

Las primeras se originan en las turberas bajas que suelen formarse en zonas de llanura con aguas estancadas, con un gran contenido en materia orgánica. Las segundas se originan en zonas de gran altitud, frias y de elevadas precipitaciones.

Su interés reside en su elevado contenido de materia orgánica utilizándose para la recuperación de suelos degradados, como soporte general de suelos, como materia prima para la fabricación de sustratos y como enmienda orgánica natural en general.

Compost

Se entiende por compost al producto resultante de un proceso controlado de descomposición microbiana aeróbica de residuos orgánicos biodegradables.

De forma general en el proceso de compostaje se distinguen dos fases bien diferenciadas, que se caracterizan por la intensidad de la actividad microbiana. Una primera fase de actividad intensa (compostaje) y otra en que esta actividad microbiana se ralentiza como consecuencia del agotamiento del residuo biodegradable (maduración o estabilización).

Los factores que inciden en el proceso de elaboración del compost y en consecuencia del producto final, son esencialmente, la naturaleza de los residuos biodegradables y de los microorganismos, el tamaño de las partículas, la temperatura y el pH.

Según la procedencia de los residuos utilizados en su fabricación, en la normativa se contemplan tres tipos de productos, cuyas características físicas y químicas son diferentes: compost, compost vegetal y compost de estiércol.

Aunque como se ha dicho las características físicas y químicas de estos productos difieren según el origen de la materia prima utilizada en su fabricación, su interés reside en su contenido en materia orgánica que con carácter general oscila entre un 35 y un 45%.

Es importante señalar a la hora de elegir un compost el grado de madurez del mismo. Un compost inmaduro con una relación C/N superior a 25-30 puede producir efectos depresivos en las plantas al disminuir el nivel de concentración de oxígeno en la zona radicular, así como bloquear el nitrógeno

Valores medios de los parámetros agronómicos de un compost:

Conductividad (dS/m) 700-4.000

pH 7-8,5 Humedad % 35-40

Materia orgánica % 35-45

Nitrógeno (N) % 0,5-2,6

Fósforo (P2O5) % 0,3-2,1

Potasio (K2O) % 0,4-1,2

Calcio (CaO) % 5,0-16,0

Magnesio (MgO) % 0,7-2,1

11.Abonos verdes.

Son cultivos de cobertura, cuya finalidad es devolverle a través de ellos sus nutrimentos al suelo. Se hacen mediante siembras de plantas, generalmente leguminosas, solas o en asocio con cereales. Se cortan en la época de floración (10 - 20%) y se incorporan en los 15 primeros centímetros del suelo, para regular su contenido de nitrógeno y carbono y mejora sus propiedades físicas y biológicas. En nuestro país generalmente se hace uso de esta alternativa mediante rotaciones con leguminosas como Gandul ( cajanus sp ), Kudzú ( Pueraria phaseoloides), Leucaena ( Leucaena leucocephala), frijol Mucuna o Terciopelo ( Mucuna sp ) Dentro de las condiciones favorables que presentan los abonos verdes tenemos:

Aumenta la materia orgánica del suelo.

Enriquece el suelo con nutrimentos disponibles (reciclaje de nutrimentos y fijación biológica del nitrógeno atmosférico.

Promedio anual de fijación de nitrógeno atmosférico es de 140 Kg / Ha Los sistemas Rhizobium - leguminosa para grano fijan entre 41 a 552 kg de N/Ha/año. Los sistemas Rhizobium - leguminosa forrajera, fijan entre 62 y 897 Kg / N / Ha / año

Evita la erosión hídrica y eólica

Mejora la estructura del suelo, permitiendo la formación de agregados que hacen que el suelo se torne poroso, facilitando la entrada de aire y agua (30 - 100 Tm de biomasa / ha.) Evita el crecimiento de malezas

Disminuye el ataque de insectos plaga y enfermedades de los cultivos, pues se rompe el ciclo de vida de éstos. Hacen parte de la biodiversidad.

12.Rastrojos de cosecha.

Se refiere a los desechos orgánicos que generan el cultivo luego de su cosecha, tales como tallos, hojas raíces u otros órganos; de igual manera los que el mismo aporta luego de su proceso. Los contenidos nutritivos de éste elemento orgánico

son muy variables; aunque para el caso de los granos se han calculado los siguientes volúmenes susceptibles de ser utilizados:

13.Efectos de la materia orgánica en la erosión del suelo

Mejora las características físicas:

- La materia orgánica contenida en el compost favorece la estabilidad de los agregados del suelo, lo que tiene un efecto positivo sobre su estructura, mejorando su permeabilidad, porosidad, densidad aparente, capacidad de retención de agua, y reduciendo también la erosión.

Mejora las características químicas:

- Aumenta la capacidad de intercambio catiónico de los agregados presentes en el suelo.

- La materia orgánica forma complejos que retienen macro y micronutrientes, evitando su pérdida por lixiviación, resultando más disponibles para las plantas.

- Aumenta la capacidad tampón del suelo, manteniendo el pH estable frente a la adición de cantidades pequeñas de ácidos o bases fuertes.

Mejora la fertilidad del suelo:

- Representa una importante fuente de macronutrientes N, P, K, y micronutrientes en los suelos agrícolas.

- Proporciona una reserva nutritiva de liberación lenta a través de procesos de mineralización de la materia orgánica.

Mejora la protección de los cultivos:

- El compost inmaduro, aplicado como acolchado de suelos produce una disminución de la aparición de malezas.

- El compost tiene efectos en la disminución de numerosos microorganismos patógenos del suelo, regulando y favoreciendo la actividad de los microorganismos beneficiosos.

- Regula la germinación de las semillas.

14.Conclusiones

La materia orgánica del suelo es un componente vital y dinámico. Cuyo contenido puede disminuir. Pero que puede reponerse hasta el valor característico del suelo. Mediante distintas medidas. Entre ellas la aplicación de enmiendas orgánicas. La aplicación de enmiendas a los suelos, que debe realizarse con las debidas precauciones, contribuye a solucionar el problema de la eliminación de residuos con alta carga orgánica, así como al secuestro de C, coadyuvando de esta forma la disminución del COl atmosférico.

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.

15.Bibliografía

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http://www.ar.wroc.pl/~weber/rola2.htm (Escrito por el profesor Weber en cooperación con alumnos graduados de la Universidad de Wroclaw, Polonia).

Publicado en Inforganic (http://inforganic.com) importancia de la materia organica en el suelo.

La materia organica en los agroecosistemass (ed.) JUANA LABRADOR MORENO, S.A MUNDI-PRENSA LIBROS 2012.

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