Relación Agua/Planta PDF

Relación Agua/Planta  Objectives Definir la capacidad de retención de agua y el agua gravitacional. Explicar cómo la capacidad de retención de agua y la permeabilidad se ven afectadas por el tipo de suelo. Definir la permeabilidad. Describir los efectos del...

Relación Agua/Planta  Objectives Definir la capacidad de retención de agua y el agua gravitacional. Explicar cómo la capacidad de retención de agua y la permeabilidad se ven afectadas por el tipo de suelo. Definir la permeabilidad. Describir los efectos del tipo de suelo en la permeabilidad. Evaluar la drenabilidad de los suelos.  Objectives Definir las fuerzas que actúan sobre el agua del suelo. Discutir cómo se desplaza el agua por el suelo. Medir el flujo de agua a través de diferentes texturas del suelo.  Terms Adherencia Conductividad Ascenso capilar hidráulica Cohesión Permeabilidad Drenaje Saturación Flujo gravitacional Capacidad de Agua gravitacional retención de agua  ¿Qué es la capacidad de retención de agua y qué es el agua gravitacional? - La capacidad de retención de agua es la cantidad de humedad que retiene el suelo a disposición de las plantas. - El agua gravitacional es el agua libre que se desplaza hacia abajo por el suelo debido a la gravedad.  Los suelos tienen diferentes niveles de capacidad de retención de agua determinados en gran medida por la textura del suelo. La textura del suelo es la cantidad relativa de arena, limo y arcilla que contiene. La conductividad hidráulica es una medida de la velocidad de movimiento del agua a través del suelo.  La textura del suelo también afecta al espacio poroso, una porción del suelo no ocupada por material sólido sino llena de aire o agua. Cuanto mayor es la partícula del suelo, mayores son los espacios porosos. Las partículas pequeñas tienen más espacios pero son de menor tamaño.  ¿Cómo afecta el tipo de suelo a la capacidad de retención de agua? A. Los distintos tipos de suelo influyen en la capacidad de retención de agua. 1.Los suelos con textura fina se componen principalmente de arcilla y retienen el agua con mucha firmeza. Hay menos agua gravitacional con texturas finas.  Los suelos de textura media tienen cantidades intermedias de arena y arcilla, con una gran representación de limo. 1. Los suelos de textura media retienen bien el agua, pero permiten el movimiento hacia abajo. C. Los suelos con textura gruesa representan aquellos suelos que están compuestos en gran parte por arena. 1. Los suelos gruesos no retienen el agua con mucha firmeza y tienen una permeabilidad rápida.  La capacidad de retención de agua es la cantidad de humedad que puede retener el suelo y que está disponible para las plantas. El agua gravitacional es el agua libre que se desplaza hacia abajo por el suelo. Ambas afectan a la trabajabilidad y a la disponibilidad de humedad para las plantas.  ¿Qué es la permeabilidad? La permeabilidad es el movimiento del agua a través del suelo, sinónimo de conductividad hidráulica y drenabilidad.  La permeabilidad permite el movimiento del agua y, en muchos casos, de los nutrientes a través del suelo. El movimiento de los nutrientes a través del suelo puede ser significativo si el suelo tiene mucha permeabilidad.  ÍNDICES DE PERMEABILIDAD DEL SUELO  ¿Cómo afecta el tipo de suelo a la permeabilidad? El tipo de suelo puede afectar a la permeabilidad. La textura media permite una permeabilidad moderada. Los suelos gruesos tienen una permeabilidad rápida.  Los suelos finos tienen una permeabilidad lenta y no drenan bien. El drenaje es el movimiento del exceso de agua a través del suelo, la eliminación o escurrimiento del agua del suelo.  ¿Cómo se puede evaluar la drenabilidad de los suelos? La drenabilidad del suelo se mide por la velocidad a la que una determinada cantidad de agua atraviesa el suelo. En una situación de laboratorio, se pueden tomar dos suelos diferentes y organizar un experimento para medir la drenabilidad de cada uno.  En condiciones de campo, la drenabilidad puede realizarse midiendo el tiempo que tarda un suelo en absorber 10 galones de agua en comparación con otro suelo. Este procedimiento se utiliza a menudo en jardinería para determinar si es necesario añadir enmiendas. El suelo en el campo es difícil de enmendar. Clasificación de las texturas Triangulo de Textura  Clasificación de las texturas Hay dos fuerzas principales que actúan sobre el suelo y que están relacionadas con el agua. La adhesión es una fuerza de atracción que actúa entre dos sustancias diferentes. En el agua del suelo es la atracción del suelo por el agua.  La cohesión es una fuerza que actúa entre moléculas de sustancias similares. En el suelo es la atracción del agua hacia sí misma. El equilibrio de estas fuerzas determina la disponibilidad de agua para las plantas y la forma en que el agua se desplaza por el suelo.  ¿Cómo se desplaza el agua por el suelo? El agua se desplaza por el suelo de muchas maneras. Los poros del suelo se llenan de agua cuando ésta penetra en la corteza terrestre. El agua se desplaza por el suelo tanto por capilaridad como por gravedad.  El ascenso capilar es el movimiento del agua a través de los capilares del suelo. Tres tipos de agua del suelo determinan este movimiento del agua en el suelo. El agua capilar es el agua que se mantiene suelta por fuerzas cohesivas y está más fácilmente disponible para las plantas.  El agua higroscópica se mantiene muy firmemente en el suelo por adherencia. El agua gravitacional es agua que es atraída hacia abajo a través de un proceso llamado flujo gravitacional.  La conductividad hidráulica es un rasgo del suelo relacionado con la facilidad de movimiento del agua a través del suelo. Cuanto mayor sea la conductividad hidráulica, más agua circulará por el suelo. Al final, todos los poros del suelo se llenan de agua, lo que se conoce como saturación. El suelo no contiene aire, por lo que el crecimiento de las plantas se ve comprometido.  La conductividad hidráulica es un rasgo del suelo relacionado con la facilidad de movimiento del agua a través del suelo. Cuanto mayor sea la conductividad hidráulica, más agua circulará por el suelo. Al final, todos los poros del suelo se llenan de agua, lo que se conoce como saturación. El suelo no contiene aire, por lo que el crecimiento de las plantas se ve comprometido.  ¿Cómo se puede medir el agua a través del suelo? El movimiento del agua a través del suelo puede medirse de varias maneras. Un método para medir el movimiento del agua es medir la acción capilar a través de un tubo de ensayo lleno de tierra. Otros métodos consisten en medir el tiempo que tarda en moverse el suelo o en medir la permeabilidad.  Fuerzas que actúan sobre el suelo y el agua Dos fuerzas principales actúan sobre el suelo y el agua. La adhesión es la fuerza que actúa sobre dos sustancias diferentes, el suelo y el agua. La cohesión es la fuerza que actúa sobre dos sustancias similares, agua con agua. Ambas fuerzas afectan al modo en que el agua se desplaza por el suelo.  Movimiento del agua a través del suelo Existen tres tipos principales de agua del suelo: El agua higroscópica es el agua que se mantiene muy adherida a la partícula del suelo. El agua capilar es el agua que se mueve libremente por el suelo. El agua gravitacional es el agua que sale del suelo debido a las fuerzas de la gravedad. Infiltración  Infiltración La infiltración es la velocidad real a la que el agua entra en el suelo en un momento dado (SCSA, 1976). Capacidad de infiltración: Velocidad máxima (LT-1).  Midiendo la Infiltración Infiltrómetro doble Tensión infeltrimetro anillo Permeámetro Guelph  0 = P − Ea − T − V P= Precipitación Ea= Evapotranspiración Actual RAI T= Penetración del Agua CES ∆V= Variación del Volumen mm/día ET/EO Kcr 10 1.4 1.5 Transpiracion 9 Evaporacion 8 1.3 1.4 Evapotranspiracion 7 1.2 1.3 6 5 1.1 1.2 4 3 1.0 1.1 2 1 0.9 1.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Días después de Plantar  Característica de la Infiltración Efecto Inicial del contenido Efecto de la intensidad de de humedad lluvia Efecto de la cobertura de suelo  Efecto del tipo de suelo en la infiltración Los suelos arenosos tienen los índices de infiltración más altos. Los suelos arcillosos tienen los índices de infiltración más bajos. Un alto contenido en materia orgánica mejora los índices de infiltración.  Las Plantas el Principal Dilema Bioquímica requiere un ambiente altamente hidratado (>-100 Mpa) La atmósfera provee de CO2 y luz pero estos son secos (-100 Mpa)  Potencial del Agua Describe cómo el agua está atada al suelo y se limita su disponibilidad Describe la disponibilidad de agua para los procesos biológicos Define el flujo de agua en el sistema, incluye la relación planta suelo atmósfera Flujo del Agua en la relación suelo planta atmósfera Indicadores de Estrés Hídrico en Plantas Potencial de agua de las hojas Conducción estomatal de las hojas Potencial de Agua en el suelo  Indicador 1: Potencia del agua en la hoja Ψhoja es el potencial del agua fuera de la célula (únicamente potencial matricial) El agua fuera de la célula esta en equilibrio con el agua dende de la célula Ψcelu = Ψhoja  Midiendo el potencial de agua en la hoja No hay una vía directa para medir el potencial de la hoja Métodos de equilibrio se usan exclusivamente Método del equilibrio líquido: Crea un equilibrio entre la muestra y el área conocida del potencial a través de la membrana semipermiable Método del equilibrio de vapor: Mide la humedad del aire en el equilibrio del vapor Psicrometro Potenciómetro Punto de rocio  Líquido en equilibrio: cámara de presión Usada para medir el potencia de agua en la hoja La presión equilibrada dentro de la cámara, con succión dentro de la hoja Hoja con Pecíolo Cubierta con papel húmedo Cámara sellada Presión en la cámera hasta que salga sabia Existen dos aparatos para este fín  Equilibrio de Vapor: Chilled mirror dewpoint hygrometer Higrómetro de punto de rocío de espejo refrigerado Mide tanto en la planta como en el suelo, el potencial del agua Puede medir el Ψhoja Se incierta la hoja en el disco dentro de la cámara Mide aceleradamente lijando la superficie de la hoja con papel de lija Cámara de Presión comparación in situ  Equilibrio de Vapor: potencial de agua en la hoja Instrumento de campo Mide el Ψhoja Enganche a la hoja (debe tener buena junta) Debe sombrear cuidadosamente el clip  El potencial de agua en la hoja: es un indicador de estrés hídrico en la planta Puede ser un indicador de estrés hídrico en culticos perennes Máxima producción del cultivo Calendario deficitario de riego Muchas plantas anuales se desprenderán de las hojas en lugar de permitir que el potencial de agua de las hojas cambie más allá de un umbral inferior. La mayoría de plantas regularán sus conductividad estomatal después que permitan que el potencial de agua de la hoja cambiar debajo del umbral inferior  Caso 1: árboles de manzana Investigadores emplearon cámaras de presión para monitorear el potencial del agua de los árboles de manzana: Uno fue tratado con buen abastecimiento de agua Otro estuvo bajo estrés de agua. Resultados: ½ mayor vegetactivo menos poda Hubo igual producción de frutas Se ahorro el agua de irrigación  Indicador 2: Conducción Estomatal Describe la difusión del gas por los estomas de la planta. Regula la apertura estomatal en respuesta a las condiciones ambientales Describe ya sea la conducción como la resistencia. Conducción es reciproca a la resistencia  Conducción Estomatal Puede ser un buen indicador del estatus del agua en la planta Muchas plantas regulan la pérdida de agua a través de la conductancia estomatal  Puede el control estomatal controlar las pérdidas de agua Aire en calma: controles de resistencia de la capa límite Movimiento del aire: Control de resistencia estomatal  Resistencia obtenida (o conducción La conducción de la capa límite depende de la velocidad del viento, el tamaño de la hoja y la difusión del gas La conducción estomatal es medida con un porometro de hoja  Midiendo la conductancia estomatal 2 tipos de porómetros de hoja Dimámica – tipo de cambio de la presión de vapor de agua en el cámara Medición en estado estacionario del flujo y gradiente de vapor cerca de una hoja Delta T dinámica de difusión de porometro Porometro de estado estacionario Sujeta una cámara con una trayectoria de difusión fija a la hoja Superficie Mide la presión de vapor en dos partes en la trayectoria de la difusión Computa la conducción estomatal de la presión de vapor medida y se conoce la trayectoria de la conducción de difusión Porometro de estado estacionario  Decágono de estado estacionario porómetro  Efecto ambiental sobre la conductancia estomatal: Luz Los estomas normalmente se cierran en la obscuridad Las hojas bajo el porómetro en obscuridad registran una tendencia a cerrar los estomas Las hojas en la sombra normalmente tienen una baja conductancia que las hojas bajo luz Los días nublados pueden tener una conductancia más baja que los días soleados  Efecto ambiental sobre la conductancia estomatal: Temperatura Alta y baja temperatura afecta los procesos de fotosíntesis y por tanto la conductividad La diferencias de temperatura entre sensor y la hoja afecta la lectura del porómetro. Esto puede ser compensado cuando se conoce la temperatura de la hoja y del sensor.  Efecto ambiental sobre la conductancia estomatal: Humedad La conducción estomatal se incrementa con la humedad sobre la superficie de la hoja Porometro que es más seco que el aire puede producir una lectura decreciente Porometro que permite el incremento de la humedad puede aumentar la conductancia  Efecto ambiental sobre la conductancia estomatal: CO2 Incremento de la concentración de CO2 en la superficie de la hoja decrece la conductancia estomatal Fotosíntesis puede alterar la conductancia, pero el porómetro probablemente no La respiración de la persona que mide puede influir la lectura  Estudio de caso 2 Trigo Investigadores usaron un porometro de estado estacionario para crear resistencia a la sequía para cultivares de trigo Evaluaron la respuesta fisiológica del estrés a la sequia (cierra de estomas) Selección de individuos con respuesta óptima  Estudio de caso 3 Chitosan Evaluaron el efecto sobre chitosan de la eficiencia del agua de la planta Chitosan induce el cierre de estomas El porómetro de hoja empleado evaluó su efectividad Entre 25-46% de agua fue menos usada, mientras se mantenía la producción de biomasa. Estudio de caso 4 Estrés en Uvas  Indicador 3: Potencial del agua del suelo Define la parte del oferta y la demanda en función del estrés de agua La capacidad de campo = -0.03 MPA Permanete capacidad de campo= -1.5 MPA  Aplicación en el potencial de agua en el suelo Manejo de riego Déficit de irrigación Baja producción pero alta producción de fruta Uvas Árboles frutales No estrés producción óptima  Resumen El potencial de agua de las hojas, la conducción estomatal y el potencial de agua pueden ser una herramienta poderosa para evaluar el estatus hídrico de una planta o árbol. Sabiendo como las plantas o árboles son afectados por el estrés hídrico es fundamental para : Un ecosistema sano Producción Calidad de producción Relación Planta/Suelo  El concepto de rizosfera y sus antecedentes históricos El sistema radicular de las plantas superiores está asociado no sólo a un medio edáfico compuesto de materia inorgánica y orgánica, sino también a una vasta comunidad de microorganismos metabólicamente activos. Como las plantas vivas crean un hábitat único alrededor de las raíces, la población microbiana sobre y alrededor de las raíces es considerablemente mayor que la del entorno del suelo sin raíces y las diferencias pueden ser tanto cuantitativas como cualitativas.  El concepto de rizosfera y sus antecedentes históricos 1) Rizosfera: Es la zona/región del suelo que rodea inmediatamente a las raíces de las plantas junto con las superficies radiculares, o es la región donde el suelo y las raíces de las plantas hacen contacto, o es la región del suelo sometida a la influencia de las raíces de las plantas y caracterizada por un aumento microbiano. 2) Rizoplano: La superficie de la raíz junto con las partículas del suelo estrechamente adheridas se denomina rizoplano.  El concepto de rizosfera y sus antecedentes históricos Antecedentes históricos: El término "rizosfera" fue introducido por primera vez por el científico alemán Hiltner (1904) para designar la región del suelo sometida a la influencia de las raíces de las plantas. El concepto de "Fenómeno de la rizosfera", que muestra la interacción mutua de raíces y microorganismos, surgió con los trabajos de Starkey et al (1929), Clark (1939) y Rauath y Katznelson (1957).  Microorganismos en la rizosfera y efecto rizosfera La región de la rizosfera es un hábitat muy favorable para la proliferación, la actividad y el metabolismo de numerosos microorganismos. La microflora de la rizosfera puede enumerarse de forma intensiva mediante técnicas microscópicas, culturales y bioquímicas. Las técnicas microscópicas revelan los tipos de organismos presentes y su asociación física con la superficie del tejido radicular externo / pelos radiculares. La técnica cultural más comúnmente seguida es la "dilución en serie y el método de recuento en placa "que revelan la población cuantitativa y cualitativa de la microflora.  Bacterias El mayor efecto de la rizosfera se observa con las bacterias (valores R: S que oscilan entre 10 y 20 o más) que con los actinomicetos y los hongos. En la rizosfera predominan las bacterias Gram negativas, en forma de bastoncillos, no esporulantes, que responden a los exudados radiculares (Pseudomonas, Agrobacterium). Mientras que las Gram-positivas, en forma de bastoncillos, cocos y bacterias aerobias y no aerobias formadoras de esporas (Bacillus, Clostridium) son comparativamente raras en la rizosfera.  Bacterias Los géneros más comunes de bacterias son: Pseudomonas, Arthrobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Azotobacter, Mycobacterium, Flavobacter, Cellulomonas, Micrococcus y otros han sido reportados como abundantes o escasos en la rizosfera. Desde el punto de vista agronómico, la abundancia de bacterias fijadoras de nitrógeno y solubilizadoras de fosfato en la rizosfera adquiere una gran importancia.  Bacterias Las bacterias aerobias son relativamente menos numerosas en la rizosfera debido a la reducción de los niveles de oxígeno a causa de la respiración de las raíces. La población bacteriana en la rizosfera es enorme y oscila entre 108 y 109 por gramo de suelo rizosférico. Cubren alrededor del 4-10% de la superficie total de la raíz y aparecen profusamente en la región de los pelos radiculares y raramente en las puntas de las raíces. En la región de la rizosfera predominan los aminoácidos y los factores de crecimiento requeridos por las bacterias, que son suministrados fácilmente por los exudados radiculares.  Hongos A diferencia de sus efectos sobre las bacterias, las raíces de las plantas no alteran ni aumentan el recuento total de hongos en la rizosfera. Sin embargo, el efecto de la rizosfera es selectivo y significativo sobre géneros específicos de hongos (Fusarium, Verticillium, Aspergillus y Penicillium) que son estimulados. La relación R:S de la población de hongos se cree que es estrecha en la mayoría de las plantas, por lo general no superior a 10.  Hongos El suelo / dilución en serie y la técnica de chapado utilizada para la enumeración de los hongos de la rizosfera a menudo puede dar resultados erráticos ya que la mayoría de los formadores de esporas producen abundantes colonias en los medios de cultivo dando una imagen errónea / estimación (por ejemplo, Aspergilli y Penicillia). De hecho, las formas miceliales son más dominantes en el campo.Los hongos inferiores formadores de zoosporas como Phytophthora, Pythium, Aphanomyces son fuertemente atraídos por las raíces en respuesta a compuestos químicos particulares excretados por las raíces y causan enfermedades en condiciones favorables. Varios hongos, como Gibberella y fujikurio, producen fitohormonas e influyen en el crecimiento de las plantas.  Actinomycetes, Protozoarios y Algas: La estimulación de los actinomicetos en la rizosfera no se ha estudiado con mucho detalle hasta ahora. En general, se entiende que los actinomicetos están menos estimulados en la rizosfera que las bacterias. Sin embargo, cuando los actinomicetos antagonistas aumentan en número, suprimen a las bacterias. Los actinomicetos también pueden aumentar en número cuando se rocían agentes antibacterianos en el cultivo. Entre los actinomicetos, los solubilizadores de fosfato (por ejemplo, Nocardia, Streptomyces) desempeñan un papel dominante.  Actinomycetes, Protozoarios y Algas: El papel de los actinomicetos, los protozoos y las algas no se ve influido de forma significativa por su proximidad a las raíces de las plantas y sus relaciones R:S raramente superan de 2 a 3:1 y, alrededor de las raíces de las plantas, la relación R:S (Raiz: Suelo) de estos microorganismos puede llegar a ser alta. Debido a la gran comunidad bacteriana, se espera un aumento del número o de la actividad de los protozoos en la rizosfera. Los flagelados y las amebas son dominantes y los ciliados son raros en la región.  Factores que afectan a la flora microbiana de la rizosfera / Efecto rizosfera Los factores más importantes que afectan o influyen en la flora microbiana de la rizosfera o en el efecto de la rizosfera son: el tipo de suelo y su humedad, las enmiendas del suelo, el pH del suelo, la proximidad de la raíz al suelo, la especie de la planta, la edad de la planta y los exudados de la raíz. A) Tipo de suelo y su humedad: En general, la actividad microbiana y la población es alta en la región de la rizosfera de las plantas cultivadas en suelos arenosos y menor en los suelos con alto contenido de humus, y los organismos de la rizosfera son más cuando la humedad del suelo es baja.  Factores que afectan a la flora microbiana de la rizosfera / Efecto rizosfera Así, el efecto de la rizosfera es mayor en los suelos arenosos con bajo contenido de humedad. B) Enmiendas del suelo y fertilizantes: Los residuos de cultivos, el estiércol animal y los fertilizantes químicos aplicados al suelo no causan ningún efecto apreciable en las diferencias cuantitativas o cualitativas de la microflora de la rizosfera. En general, el carácter de la vegetación es más importante que el nivel de fertilidad del suelo. C) pH del suelo/ pH de la rizosfera: La respiración de la microflora de la rizosfera puede provocar cambios en el pH de la rizosfera del suelo.  Factores que afectan a la flora microbiana de la rizosfera / Efecto rizosfera Si la actividad y la población de la microflora de la rizosfera es mayor, entonces el pH de la región de la rizosfera es inferior al del suelo circundante o al del suelo no rizosférico. El efecto de la rizosfera para bacterias y protozoos es mayor en suelos ligeramente alcalinos y para los hongos es mayor en suelos ácidos. D) Proximidad de la raíz con el suelo: Las muestras de suelo tomadas progresivamente más cerca del sistema radicular tienen una población cada vez mayor de bacterias y actinomicetos y disminuye con la distancia y la profundidad desde el sistema radicular. El efecto rizosfera disminuye bruscamente con el aumento de la distancia entre la raíz de la planta y el suelo.  Factores que afectan a la flora microbiana de la rizosfera / Efecto rizosfera E) Especies vegetales: Las diferentes especies de plantas habitan en la región de la rizosfera una microflora a menudo algo variable. Las diferencias cualitativas y cuantitativas se atribuyen a variaciones en los hábitos de enraizamiento, la composición de los tejidos y los productos de excreción. En general, las leguminosas muestran / producen un efecto de rizosfera más pronunciado que las gramíneas o los cereales. Las bienales, debido a su largo periodo de crecimiento, ejercen una estimulación más prolongada sobre el efecto de la rizosfera que las anuales.  Factores que afectan a la flora microbiana de la rizosfera / Efecto rizosfera F) Edad de la planta: La edad de la planta también altera la microflora de la rizosfera y la fase de madurez de la planta controla la magnitud del efecto de la rizosfera y el grado de respuesta a microorganismos específicos. La microflora de la rizosfera aumenta en número con la edad de la planta y alcanza su máximo durante la floración, que es el periodo más activo del crecimiento y metabolismo de la planta. Por lo tanto, se observó que el efecto de la rizosfera era mayor en el momento de la floración que en la fase de plántula o de plena madurez de las plantas.  Factores que afectan a la flora microbiana de la rizosfera / Efecto rizosfera La flora fúngica (especialmente la celulolítica y la amilolítica) de la rizosfera suele aumentar incluso después de la fructificación y el inicio de la senescencia debido a la acumulación de tejido moribundo y partes/tejidos radiculares desprendidos: mientras que la flora bacteriana de la rizosfera disminuye tras el periodo de floración y el cuajado de los frutos. G) Raíz / exudado / excreción: Uno de los factores más importantes responsables del efecto de la rizosfera es la disponibilidad de una gran variedad de sustancias orgánicas en la región de la raíz a través de los exudados/excreciones de la raíz.  Las diferencias cuantitativas y cualitativas entre la microflora de la rizosfera y la del suelo general se deben principalmente a la influencia de los exudados radiculares. El espectro de la composición química de los exudados radiculares varía mucho y, por lo tanto, su influencia en la microflora también varía mucho. La naturaleza y la cantidad de sustancias químicas exudadas dependen de la especie de la planta, la edad de la planta, los nutrientes inorgánicos, la temperatura, la intensidad de la luz, el nivel de O2/CO2, las lesiones de las raíces, etc.  Otra fuente de nutrientes para los microorganismos de la región de la rizosfera es la epidermis desprendida de las raíces, que ejerce un efecto de estimulación selectiva sobre algunos grupos específicos de microorganismos. Por ejemplo, la glucosa y los aminoácidos de los exudados atraen fácilmente a los bacilos Gram negativos que colonizan predominantemente las raíces. Los azúcares y los aminoácidos de los exudados radiculares estimulan la germinación de clamidosporas y otras esporas de hongos en reposo; también es bien conocido el efecto estimulante de los exudados radiculares sobre los hongos patógenos de las plantas y los nematodos.  Introducción El suelo está formado por componentes inorgánicos (minerales) y orgánicos. Una característica notable del suelo es la acumulación superficial de materia orgánica (una fuerza motriz para la pedogénesis en cualquier sustrato mineral y en cualquier lugar), procedente de las comunidades florales y faunísticas suprayacentes. El humus, un producto amorfo de color oscuro de la descomposición de la materia vegetal y animal, es un componente integral del sistema edáfico. Es vital para la mayoría de los procesos biológicos y físico-químicos que tienen lugar en el suelo. El término humus se utiliza para describir tanto los detritos de humus incorporados (materia orgánica del suelo) como la hojarasca de las capas superficiales de humus (o acumulaciones superficiales).  Humus El humus (materia orgánica natural, NOM) o las sustancias húmicas persisten en los suelos durante todo el desarrollo de su perfil. Se compone de productos de descomposición lenta y es una mezcla compleja y bastante resistente de sustancias amorfas y coloidales de color marrón o marrón oscuro modificadas a partir de los tejidos originales (tanto vegetales como animales) o sintetizadas por diversos organismos del suelo.  Formación de Humus El humus es un producto de la descomposición de la materia orgánica. En el momento en que la materia vegetal y animal se convierte en humus, los materiales están parcialmente descompuestos y químicamente estabilizados. En el suelo, los microorganismos actúan sobre los restos vegetales y animales muertos, los degradan y descomponen en compuestos orgánicos más simples. Un producto de esta descomposición microbiana es el humus, que es una sustancia amorfa de color oscuro, compuesta de materias orgánicas residuales no descompuestas fácilmente por los organismos.  Formación de Humus Cuando el carbono detrítico (carbono procedente de residuos vegetales, microbianos y animales) es procesado por los organismos descomponedores (en su mayoría microbios) del suelo, el carbono se pierde en forma de dióxido de carbono, se incorpora a las células de los organismos descomponedores o entra en una reserva de carbono que es relativamente estable, ya sea como resultado de la protección física frente al ataque de los descomponedores o de la protección química. Parece que la materia orgánica protegida físicamente está relacionada con las características estructurales del suelo, mientras que la materia orgánica protegida químicamente está relacionada con los procesos químicos del suelo y se denomina humus del suelo.  Formación de Humus La descomposición incompleta de los detritus (materia vegetal y animal muerta y en descomposición) conduce a la producción de humus en un ecosistema. En condiciones de descomposición inferiores a las ideales, una parte de la hojarasca que entra en el sistema del suelo no se descompone por completo, sino que se transforma en humus, que puede descomponerse lentamente y, por tanto, acumularse.  Formación de Humus El primer y más importante aspecto de la formación del humus es la trituración de la materia orgánica (detritus), que será realizada por la fauna saprófaga (lombrices de tierra, milpiés, caracoles, encytraeidos, etc.) seguida de los microorganismos , que posteriormente serán sometidos a otras transformaciones químicas. Se ha comprobado que alrededor del 90% de la materia orgánica ha sido procesada por dos de estos grupos animales, los encytraeidos y las lombrices de tierra. El proceso de descomposición de la hojarasca a humus tiene dos etapas.  Formación de Humus En la primera etapa, se produce una rápida pérdida de solubles (azúcares, almidones, proteínas) seguida de celulosa, pero una escasa pérdida o, a veces, incluso ganancia de lignina (productos insolubles de la descomposición). Durante esta etapa, el carbono está relativamente disponible y los nutrientes son limitantes, y se produce una inmovilización de los nutrientes como el N. Una vez que la hojarasca alcanza la segunda etapa, puede considerarse humus, tiene contenidos estabilizados y una tasa de descomposición lenta. Durante la última etapa de descomposición, hay pérdida neta de lignina y mineralización de N.  Formación de Humus El factor crítico que determina la tasa de acumulación de humus en un lugar es la cantidad de masa de hojarasca original que permanece en un punto en el que los materiales se convierten en humus y la descomposición se ralentiza. CO2  Residuo C→ Decomponedor de biomasa C  C física y química protección de materia orgánica  Factores que controlan la Humificación Los principales factores que influyen en la tasa de humificación son (naturaleza de las plantas, animales u organismos del suelo, tasa de descomposición, temperatura y aireación y humedad). Todos estos factores están más o menos interrelacionados. La participación de la cubierta vegetal en la formación de humus viene determinada por la cantidad y naturaleza de los residuos vegetales, su modo de admisión en el suelo y la naturaleza de su descomposición. La hojarasca es la principal fuente de humus en los suelos forestales (en ausencia de cubierta herbácea), y la materia orgánica entra en las capas del suelo en forma de lixiviados procedentes de la hojarasca.  Factores que controlan la Humificación La cantidad de humus formada por las especies leñosas es menor que la de la vegetación herbácea, ya que las raíces de las especies leñosas son gruesas y de larga vida. Las condiciones micro meteorológicas locales se consideran buenos predictores de las tasas de descomposición y existen buenas relaciones entre la temperatura o la evapotranspiración real y las tasas de descomposición de la hojarasca. La temperatura es directamente proporcional a la tasa de humificación hasta cierto punto, ya que un aumento de la temperatura incrementa la tasa.  Buena Aereación y contenido de humedad Una buena aireación y el contenido de humedad del suelo también estimulan el proceso de humificación. La naturaleza química de la hojarasca es probablemente el factor que más influye en la proporción que se convierte en humus. La disponibilidad de microorganismos y el alcance de su actividad influyen al máximo en el proceso de humificación, ya que son los principales impulsores del proceso. Todo el complejo de procesos por los que los residuos vegetales se transforman y finalmente se convierten en humus es el resultado de la actividad combinada de asociaciones de microbios que presentan diversas funciones bioquímicas.  La reserva de humus del suelo viene determinada por el ratie de los dos procesos: la nueva formación y la descomposición de las sustancias del humus. La cantidad de humus en los distintos suelos varía enormemente en función de los factores antes mencionados. Presenta variaciones espaciales y temporales. Es menor en suelos áridos y muy alta en suelos húmedos. Incluso en el mismo tipo de suelo, varía a través de los diferentes horizontes del perfil del suelo. En la capa superior del suelo, la cantidad de humus es mayor que en las capas más profundas, ya que la disponibilidad de materia detrítica fresca o parcialmente descompuesta es mayor en la capa superior del suelo. En zonas húmedas con densos bosques o cubierta vegetal,  El humus puede encontrarse en las cuatro etapas de degradación 1-Basura bajo grado de descomposición 2- capa de mantillo: materia orgánica parcialmente descompuesta 3- mohos foliares: descomposición más simple 4- turba: restos de materia orgánica no descompuesta en condiciones anaeróbicas, los restos muertos no son objeto de ninguna acción por parte de los microorganismos.  El rol de la disturbancia Además de la tasa de descomposición de la materia orgánica, la acumulación de humus en un lugar depende del tipo, la frecuencia y la intensidad de las perturbaciones. 1)Las actividades antropogénicas, más que las perturbaciones naturales, son los principales factores que interfieren en el proceso de humificación. Se sabe que los incendios forestales, los cultivos intensivos y el uso extensivo de fertilizantes químicos son prácticas importantes que 2)interfieren con la dinámica natural del humus en el suelo. Incluso los brotes de insectos pueden afectar a la tasa de descomposición y acumulación de humus directamente, alterando la calidad y cantidad de hojarasca caída, e indirectamente, reduciendo la cubierta vegetal y cambiando las condiciones de humedad y temperatura del suelo.  Rol del humus en el suelo La materia orgánica del suelo (MOS) se ha examinado ampliamente debido a su importancia para la fertilidad y la productividad del suelo. Además, es bien conocida su importancia para establecer unas condiciones físicas y una arquitectura favorables en el suelo. Contribuye en gran medida a las propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo. Se sabe que el humus cumple múltiples funciones en la formación y la fertilidad del suelo. El humus hace que el suelo sea fértil, proporciona nutrientes a las plantas y a los microorganismos, aumenta la disponibilidad de minerales en estado disuelto para las plantas al completarse su descomposición y forma varios ácidos orgánicos que sirven como disolventes para los materiales del suelo.  Rol del humus en el suelo El humus tiene una gran capacidad de retención de agua, porque es poroso, lo que aumenta la capacidad de retención de agua de los suelos. Actúa como agente cementante para unir las partículas de arena y aumenta la tasa de absorción de nutrientes por las plantas. Un contenido óptimo de humus en el suelo asegura una estructura agronómicamente valiosa, un régimen agua- aire favorable y proporciona un mejor calentamiento progresivo del suelo. Los índices fisicoquímicos más importantes del suelo, como la elevada capacidad de intercambio catiónico, la capacidad de amortiguación ácido-base del suelo, etc., están relacionados con el humus.  Función/Importancia del Humus 1- Mejora la condición física del suelo. 2- Mejora la capacidad de retención de agua del suelo. 3- Sirve como almacén de nutrientes esenciales para las plantas. 4- Juega un papel importante en la determinación del nivel de fertilidad del suelo. 5- Tiende a hacer los suelos más granulares con una mejor agregación de las partículas del suelo. 6- Previene las pérdidas por lixiviación de nutrientes vegetales solubles en agua.  Función/Importancia del Humus 7- Mejorar la actividad microbiana/biológica del suelo y fomentar un mejor desarrollo del sistema planta-raíz en el suelo. 8- Actúan como agentes amortiguadores, es decir, evitan cambios bruscos en el pH y la reacción del suelo. 9- Sirve como fuente de energía y alimento para el desarrollo de los organismos del suelo. 10- Aporta nutrientes tanto básicos como ácidos para el crecimiento y desarrollo de plantas superiores. 11- Mejora la aireación y el drenaje haciendo el suelo más poroso.  Función/Importancia del Humus Además de todas estas importantes funciones, el humus desempeña algunas funciones limitantes. El humus se ha considerado "la esencia misma de la fertilidad del suelo" y también "un mal necesario". El humus también puede considerarse un sumidero de nutrientes compite con los árboles por los recursos limitantes del crecimiento. Especialmente en el caso de acumulaciones superficiales, la inmovilización progresiva de nutrientes en humus puede con el tiempo 1 agotar el suministro de nutrientes disponibles y reducir la productividad del lugar. Las acumulaciones superficiales de humus también pueden dificultar 2la germinación y el crecimiento de las plántulas. El humus también puede ser una trampa de 3 energía debido a su largo tiempo de residencia en el suelo.  Función/Importancia del Humus Además de su importancia agronómica y edafológica, el humus es igualmente importante desde el punto de vista ecológico. Al formar parte de la cadena alimentaria basada en detritus, desempeña un papel clave en la circulación de energía y materiales en el ecosistema (ya que la cadena alimentaria basada en detritus es muy importante para la circulación de materiales). La cadena alimentaria basada en detritus es menos dependiente de la energía solar directa; depende principalmente de la afluencia de materia orgánica producida en otro sistema trófico. Por lo tanto, la disponibilidad de nutrientes y energía encerrados en el detritus que cae al suelo depende de la tasa de descomposición y humificación.  Función/Importancia del Humus A medida que se acelera la tasa de descomposición, se produce una mineralización que libera nutrientes y energía en el sistema del suelo, que estarán disponibles para su recirculación en todo el ciclo.  Humus: Naturaleza y Características 1- El humus no es soluble en agua. 2- coloides 3- color negro 4- compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno, probablemente en forma de lignina modificada, poliurónidos y polisacáridos. 5- superficie elevada 6- carga negativa 7- capacidad de intercambio catiónico 8- alta capacidad de retención de agua 9- baja plasticidad y cohesión 10-características ópticas en respuesta a la luz.  CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS DE LAS SUSTANCIAS HÚMICAS Al ser de naturaleza coloidal, las sustancias húmicas absorben el espectro luminoso en diferentes longitudes de onda. Las propiedades ópticas y, en particular, la densidad óptica de las sustancias húmicas dependen de su estructura química. Además, la densidad óptica o la absorbancia a una determinada longitud de onda varía con su origen, ya que determina su composición, y refleja el grado de humificación. La relación de absorbancia de las sustancias húmicas a diferentes longitudes de onda se utiliza como parámetro de humificación para caracterizarlas (HAs y FAs). Se ha descubierto que la relación de absorbancia a 400 y 600 nm de las sustancias húmicas (relación E4 /E 6), que disminuye con el aumento del peso molecular y la condensación de las sustancias húmicas, puede utilizarse como índice de humificación.  HÚMICAS: composición de grupo La composición de grupos químicos del humus es el contenido cuantitativo de los grupos de compuestos específicos y no específicos que constituyen el humus. Los grupos amplios más importantes son los ácidos húmicos, los ácidos himatomelánicos, los ácidos fúlvicos y los grupos de compuestos no específicos (principalmente lípidos). La composición en grupos del humus es una función de la actividad bioquímica de los suelos que refleja la especificidad del proceso de humificación en diferentes tipos de suelos.  HÚMICAS: composición de grupo El humus se compone principalmente del grupo húmico y del grupo no húmico. El grupo húmico, que constituye alrededor del 60-80% de la materia orgánica del suelo, está formado por los materiales resistentes más complejos, caracterizados por estructuras aromáticas de tipo anular que incluyen polifenoles y poliquinonas, que son complejos y se forman por descomposición, síntesis y polimerización. Las sustancias húmicas no tienen propiedades físicas o químicas claramente definidas, a diferencia de los compuestos no húmicos. Estos materiales amorfos y oscuros tienen pesos moleculares de altos a muy altos, que varían entre unos cientos y varios miles de Daltons.  HÚMICAS: composición de grupo Las sustancias húmicas se clasifican en tres grupos químicos en función de su resistencia a la degradación (tiempo de permanencia en el suelo) y de su solubilidad en ácidos y álcalis. El ácido fúlvico, el compuesto que se degrada más fácilmente, sigue siendo bastante estable en el suelo y es más resistente al ataque microbiano que la mayoría de los residuos de cultivos recién aplicados. Dependiendo del entorno y en condiciones naturales, pueden pasar entre 15 y 50 años hasta que se destruyan los compuestos de tipo ácido fúlvico y cientos de años en el caso del ácido húmico en el suelo.  HÚMICAS: composición de grupo Se observa que la interferencia antropogénica puede cambiar considerablemente la situación. Los tres grupos húmicos presentan cierta similitud en cuanto a la capacidad de absorber y liberar cationes. El grupo no húmico, que comprende alrededor del 20-30% de la materia orgánica del suelo, es menos complejo y menos resistente al ataque microbiano que los del grupo húmico. Están formados por compuestos orgánicos específicos con propiedades físicas y químicas definidas. Los compuestos que entran en esta categoría son los polisacáridos, los poliurónidos y los ácidos orgánicos. Se producen como resultado de la síntesis microbiana.  Función del suelo Los suelos son el punto de interacción entre los dos procesos básicos de los ecosistemas terrestres: la producción, la generación de biomasa por las plantas verdes (producción primaria) a partir de CO2, agua y sales con la ayuda de la energía solar, y la descomposición, la subsiguiente descomposición de esta biomasa mediante la absorción de O2 por los consumidores y descomponedores y la liberación de nutrientes, oligoelementos y CO2.  Función del suelo Los suelos son el punto de interacción entre los dos procesos básicos de los ecosistemas terrestres: la producción, la generación de biomasa por las plantas verdes (producción primaria) a partir de CO2, agua y sales con la ayuda de la energía solar, y la descomposición, la subsiguiente descomposición de esta biomasa mediante la absorción de O2 por los consumidores y descomponedores y la liberación de nutrientes, oligoelementos y CO2.  Función del suelo Para las plantas, los animales, los microorganismos y las personas, así como para los presupuestos de energía, agua y material, pueden derivarse las siguientes funciones básicas del suelo, muchas de las cuales son de importancia mundial:  Función en el Hábitat Los suelos son el hábitat y la base de la vida de una gran variedad de plantas, hongos, animales y microorganismos que viven en ellos y sobre ellos, y cuyo metabolismo es la base de la función reguladora y de la función productora de los suelos. Los organismos del suelo son responsables de la síntesis, conversión y descomposición de las sustancias orgánicas del suelo. Los organismos del suelo influyen en la estabilidad de los ecosistemas en la medida en que descomponen sustancias tóxicas, producen sustancias de crecimiento y generan un equilibrio dinámico entre los procesos de síntesis y descomposición.  Función en el Hábitat Los organismos del suelo también contribuyen de forma importante a la biodiversidad. Los suelos proporcionan el volumen de enraizamiento para las plantas y sirven de proveedor de agua, oxígeno y nutrientes. Los suelos son, por tanto, la base de la producción primaria de los sistemas terrestres y, al mismo tiempo, de todos los organismos heterótrofos superiores de la red trófica - consumidores y descomponedores- y, por tanto, también de las personas. Sin embargo, el suelo también es un hábitat para las personas, para quienes la tierra es un "territorio" que habitan y utilizan.  Función Regulador La función reguladora incluye la acumulación de energía y sustancias, así como su trans- formación y transporte. A través de diversos procesos, los suelos regulan el intercambio de sustancias entre la hidrosfera y la atmósfera, así como con los ecosistemas vecinos. La función de regulación comprende todos los procesos abióticos y bióticos internos del suelo que se desencadenan por influencias externas.  Función Regulador Estas subfunciones incluyen la capacidad de amortiguación de ácidos, la filtración de sustancias del agua de lluvia, el agua de infiltración y las aguas subterráneas, la capacidad de almacenamiento de agua, nutrientes y sustancias nocivas, el reciclaje de nutrientes, la desintoxicación de sustancias nocivas, la destrucción de patógenos, etc.  Función de uso El término función de utilización se refiere a aquellas funciones de los suelos que las personas despliegan de forma "provechosa" para satisfacer sus necesidades. Las distintas propiedades de los suelos se aprovechan para fines específicos. Por lo tanto, se distinguen las siguientes subfunciones: La función de producción y la función portadora. Con muy pocas excepciones, como la pesca, las personas son "consumidoras" de suelos en su papel de consumidores de alimentos vegetales y animales.  Función de uso Desde los inicios de la agricultura, la utilización deliberada de los suelos para la producción agrícola y forestal (de alimentos, piensos y materias primas de regeneración) ha adquirido una importancia cada vez mayor para la sociedad humana. Sin embargo, la humanidad se ha convertido cada vez más en un "explotador" de suelos. Otra función de producción, además de la agricultura, es la explotación de los almacenes naturales..  Función de uso Las materias primas adquiridas, como el carbón, el petróleo, el gas, la turba, la grava, la arena, las rocas y los minerales son el "motor" que impulsa muchas actividades, sobre todo en el sector secundario de la economía, y están ganando importancia en la agricultura y la silvicultura mecanizadas y basadas en productos químicos (función de las materias primas). Sin embargo, la extracción de estas materias primas suele conllevar la destrucción de los suelos. La función transportista engloba varias subfunciones diferentes, a saber, el uso para asentamientos, el transporte, el suministro y la eliminación, para la producción industrial y  Función de uso La función transportista engloba varias subfunciones diferentes, a saber, el uso para asentamientos, el transporte, el suministro y la eliminación, para la producción industrial y comercial y para la eliminación de residuos, también denominada función de eliminación.  Los Suelos son un sistema abierto Una evaluación de los aspectos globales de las funciones del suelo muestra que la degradación antropogénica del suelo representa uno de los problemas medioambientales más graves de nuestro tiempo. Los suelos son sistemas abiertos: intercambian sustancias y energía con el medio ambiente a través de sus límites. Por lo tanto, están expuestos a todo tipo de intervenciones y presiones externas.  Los Suelos son un sistema abierto Por ejemplo: cambios en el balance de radiación, cambios en las precipitaciones o la temperatura (cambio climático), cambios en la composición atmosférica (por ejemplo, CO2, N2O, NOx), cambios en el uso del suelo (deforestación, cultivo, regadío), acumulación de nutrientes y contaminantes e introducción de organismos no autóctonos. La fluctuación natural de las condiciones límite puede provocar temporalmente cambios internos en el sistema edáfico sin que ello suponga una amenaza para el sistema.  Los Suelos son un sistema abierto Sin embargo, las tensiones en un sistema se volverán problemáticas si son tan rápidas o potentes que superan la capacidad del sistema para compensarse y regenerarse. Tales tensiones incluyen los cambios inducidos por el hombre en el uso del suelo y el clima regional.  Degradación de suelos La degradación antropogénica del suelo consiste en cambios permanentes o irreversibles en las estructuras y funciones de los suelos, causados por tensiones físicas, químicas o bióticas inducidas por el hombre que superan la capacidad de carga de los sistemas. Las personas han interferido en los ecosistemas terrestres en el pasado y en el presente. En este proceso se han ignorado a menudo los principios de sostenibilidad y protección del medio ambiente.  Degradación de suelos Ya la civilización mesopotámica, en torno al 8000 a.C., provocó una grave erosión de las tierras altas, lo que puede haber contribuido a su propio declive. Las consecuencias "imprevistas" de las intervenciones humanas son ahora una degradación más o menos grave del suelo en todo el mundo. Se pueden distinguir cuatro tipos diferentes de degradación del suelo inducida por el hombre (Fig. 1.3).  Degradación de suelos En el caso de la erosión hídrica y eólica, el suelo es arrastrado por el agua o el viento y la degradación adopta la forma de pérdida de material del suelo. La degradación física y química se produce cuando se retiene la masa del suelo, pero se inducen cambios negativos internos de naturaleza física o química.  Degradación química Se pueden distinguir varias formas de degradación química. Para las zonas tropicales las más importantes son: Pérdida de nutrientes y/o pérdida de materia orgánica. La pérdida de nutrientes se produce siempre que se alteran los sistemas naturales (por ejemplo, deforestación) o cuando la agricultura y la silvicultura no consiguen reponer los nutrientes lixiviados o recogidos. Los efectos son especialmente marcados en los suelos pobres en nutrientes.  Degradación química Salinización/Alcalinización. La salinización suele producirse junto con el riego. Las causas inducidas por el hombre incluyen prácticas de irrigación incorrectas, que conducen al aumento de los niveles de agua subterránea salina, el aumento de la evaporación y la penetración del agua de mar en las regiones costeras.  Degradación física Este tipo de degradación puede manifestarse como compactación, cobertura, sellado superficial y subsidencia. La compactación reduce las tasas de infiltración de agua, lo que aumenta las posibilidades de escorrentía superficial. Además, se reduce el intercambio de gases con la atmósfera, lo que puede dar lugar a condiciones anaeróbicas en el suelo.  El Futuro La población mundial se ha más que duplicado desde 1950 y se espera que supere los 10.000 millones en 2050. La tasa de crecimiento es especialmente elevada en los países tropicales y la necesidad de alimentos aumentará en consecuencia. Se pueden producir alimentos adicionales cultivando nuevas tierras o haciendo un uso más intensivo de las ya cultivadas. Sin embargo, en ambos casos existen limitaciones económicas y ecológicas.  El Futuro Especialmente en los países en vías de desarrollo, la PPN de las plantas cultivadas es a menudo sólo del 10 al 20% de la productividad natural local. Esto indica que la eficiencia de la producción vegetal a través de la intervención humana no ha avanzado mucho en relación con la PPN de los ecosistemas naturales. Los puntos anteriores indican que existe un potencial considerable en todo el mundo para aumentar los rendimientos, sin grandes incrementos de las superficies cultivadas a expensas de otros ecosistemas.  El Futuro Sin embargo, este aumento del rendimiento debería obtenerse mediante formas de utilización de la tierra que se ajusten mejor a las condiciones locales. Además, para la seguridad alimentaria a largo plazo será necesario gestionar los sistemas de uso de la tierra de forma sostenible. La sostenibilidad consiste en gestionar las prácticas culturales del suelo y de los cultivos de manera que no degraden o perjudiquen la calidad del medio ambiente dentro o fuera del emplazamiento  El Futuro y sin reducir finalmente el potencial de rendimiento como resultado de la práctica elegida a través del agotamiento de los recursos in situ o de los insumos no renovables. Sólo mediante un uso sostenible de la tierra será posible evitar una mayor destrucción de los ecosistemas naturales y la degradación del suelo. Materia orgánica en el suelo  Ciclo del Carbono La materia orgánica del suelo (MOS) constituye una parte importante del suelo. Tiende a dar a los horizontes superficiales colores entre marrón oscuro y negro. En algunos suelos tropicales predomina la coloración roja, lo que ha llevado a la percepción errónea de que los suelos tropicales tienen poca o ninguna MOS. La MOS es una mezcla compleja y heterogénea de materiales que contienen carbono, nitrógeno y otros nutrientes derivados de plantas vivas, animales y microbios.  Ciclo del Carbono Abarca desde hojarasca vegetal fresca sin descomponer, restos de paredes celulares microbianas, compuestos estabilizados por sorción a superficies minerales hasta una mezcla en gran parte amorfa de subestados orgánicos complejos que ya no pueden identificarse como tejidos vegetales. La materia orgánica es producida por las plantas ("productores") y descompuesta por dos grupos de organismos: los microorganismos ("reductores": bacterias y hongos), que descomponen la materia orgánica en agua, CO2 y nutrientes anorgánicos, y los animales ("consumidores"), que no descomponen completamente la materia orgánica.  Ciclo del Carbono En la figura se muestra un resumen de las funciones de los distintos organismos en el ciclo del carbono. Transformaciones del carbono de las que se habla comúnmente como "ciclo del carbono". El ciclo del carbono ilustra cómo el carbono es el punto central de las transformaciones energéticas y hace posible la continuidad de la vida.  Composición La mayoría de los compuestos complejos que forman la materia orgánica no son meros materiales vegetales degradados. Son el resultado de dos tipos de reacciones bioquímicas: descomposición y síntesis. A medida que se produce la descomposición, los compuestos de los residuos son descompuestos o modificados por los microorganismos del suelo. Los compuestos complejos se descomponen en compuestos más simples y son metabolizados por los microbios del suelo. La mayor parte del carbono se respira como CO2. El carbono que no se respira y la mayor parte del nitrógeno son utilizados por los microorganismos para sintetizar nuevos componentes.  Composición También unen algunos de los nuevos compuestos y productos de descomposición en moléculas largas y complejas que resisten la descomposición posterior. Estos compuestos de alto peso molecular también se denominan sustancias húmicas y dan lugar a un componente importante del llamado humus resistente (MOS "pasivo"). En la Figura 4.2 se muestra un ejemplo de una posible parte de molécula de humus, que ilustra la naturaleza compleja del humus.  Composición La resistencia de las sub-estancias húmicas a la oxidación es importante para mantener los niveles de materia orgánica y para proteger los nutrientes asociados contra la mineralización y la pérdida del suelo. A pesar de su relativa resistencia a la descomposición, el humus está sujeto a continuos ataques microbianos y, sin la adición anual de suficientes residuos vegetales, la oxidación microbiana provoca una reducción de los niveles de materia orgánica del suelo.  Composición Un pH muy bajo también impedirá la mineralización. La interacción con los minerales arcillosos proporciona otro medio de estabilizar la materia orgánica del suelo. La materia orgánica que queda atrapada en los poros muy pequeños (< 1 μm) que forman las partículas de arcilla es físicamente inaccesible para los organismos descomponedores. También ciertos minerales arcillosos atraen y retienen sustancias orgánicas simples formando complejos que protegen estos compuestos de la degradación microbiana. Estos llamados complejos arcilla-humus son muy estables y se forman en presencia de hidróxidos de aluminio amorfos.  Composición Esta es la principal causa de los altos niveles de materia orgánica en algunos suelos desarrollados en cenizas volcánicas (que tienen un alto contenido en óxidos amorfos de Al-Si (hidr-) también llamados alófanos. En muchos suelos, más de la mitad de la materia orgánica está asociada a la arcilla y a otros componentes inorgánicos. Aunque el alcance y los mecanismos no se conocen del todo, las interacciones arcilla-humus explican en parte el alto contenido de materia orgánica de los suelos arcillosos.  Funciones de la MOS La materia orgánica tiene muchos efectos positivos sobre las propiedades físicas y químicas del suelo. Desempeña un papel fundamental en la estructura del suelo y, por tanto, tiene un gran impacto en la infiltración del agua, el desarrollo de las raíces y la resistencia a la erosión. También reduce la plasticidad, la cohesión y la pegajosidad de los suelos arcillosos, lo que facilita su cultivo. La retención de agua en el suelo mejora, ya que la materia orgánica aumenta tanto la infiltración como la capacidad de retención de agua. El humus representa una gran parte del poder de absorción de cationes de los suelos minerales, especialmente en los suelos tropicales  Funciones de la MOS Los ácidos orgánicos también aceleran la meteorización y, por tanto, la liberación de nutrientes de las estructuras minerales. Además, nutrientes como el nitrógeno y el fósforo se almacenan como componentes de la materia orgánica del suelo hasta que se liberan por mineralización. Ciertos componentes del humus del suelo forman complejos con iones metálicos. Algunos de estos iones son micronutrientes y están más disponibles para las plantas porque se mantienen en estado soluble. En el caso de los iones de aluminio, que son tóxicos para las plantas, que son tóxicos para las plantas en suelos muy ácidos, la materia orgánica alivia la toxicidad uniendo los iones de aluminio en formas no intercambiables.  Funciones de la MOS La materia orgánica también proporciona el alimento principal para los organismos heterótrofos del suelo y, por tanto, afecta en gran medida a la biología del suelo. Debido a estas importantes funciones, no es sorprendente que la cantidad y profundidad de la MOS sea a menudo el principal factor que controla la productividad del suelo tanto en suelos cultivados como no cultivados. Además, la MOS desempeña un papel importante en el ciclo global del carbono, tanto por su tamaño como por los flujos de entrada y salida de la reserva global de MOS.  Cantidad y dinámica de la materia orgánica en los suelos La cantidad total de carbono orgánico en una capa de suelo puede calcularse de la siguiente manera: con ρb = densidad aparente. Tenga en cuenta que medir únicamente la fracción (o el porcentaje) de MOS NO es suficiente para calcular la cantidad de MOS. En la ecuación, el término más incierto suele ser la densidad aparente. La densidad aparente. La densidad aparente se mide determinando el peso seco en horno de una muestra de suelo de volumen conocido.  Cantidad y dinámica de la materia orgánica en los suelos Aunque realizar mediciones de la densidad aparente es un trabajo tedioso y poco glamuroso, se trata de una medición extremadamente importante, no sólo para determinar la cantidad de MOS, sino también para determinar la calidad de los suelos. Importante, no sólo para determinar el almacenamiento de C, sino también para determinar la capacidad de almacenamiento de agua del suelo Muchos estudios sobre los efectos del uso de la tierra en los niveles de MOS no realizaron mediciones de la densidad aparente y, por tanto, no pueden evaluar los efectos del almacenamiento de C.  Cantidad y dinámica de la materia orgánica en los suelos Normalmente, la cantidad de MOS en los perfiles del suelo disminuye con la profundidad (Fig) porque las hojas y los tallos de las plantas caen en la superficie del suelo y se desarrolla una alta densidad de raíces Contenido de carbono orgánico en el suelo de dos tipos de suelo bajo bosque primario en el trópico húmedo de Costa Rica. Nótese cerca de la la disminución en el contenido de MOS con la profundidad y la diferencia en la cantidad total de carbono orgánico entre estos superficie del suelos bajo clima y vegetación similares pero con diferente edad de desarrollo. suelo.  Cantidad y dinámica de la materia orgánica en los suelos Si las condiciones para la descomposición son desfavorables, (por ejemplo, bajas temperaturas, pH bajo, condiciones pobres en nutrientes, condiciones húmedas) puede formarse una capa orgánica que consiste en material no descompuesto. Este material orgánico también se denomina humus "mor", en el que se conserva en gran medida la estructura de los residuos vegetales. Se distingue del humus "mull", que se forma en condiciones casi neutras, más humificado y distribuido más uniformemente por el perfil del suelo.  Cantidad y dinámica de la materia orgánica en los suelos La cantidad de materia orgánica en los suelos es un reflejo del equilibrio entre la entrada de materia orgánica (a través de la hojarasca y las raíces) y la tasa de salida (descomposición). En última instancia controlada por la producción primaria del ecosistema y, por tanto, por el clima. La descomposición microbiana, también depende del clima. Sin embargo, la forma de esta relación es diferente a la de la producción primaria. El conocimiento de las tasas de descomposición de los residuos vegetales, los cuerpos microbianos y la MOS es un requisito previo.  Cantidad y dinámica de la materia orgánica en los suelos y la MOS es un prerrequisito para entender la disponibilidad y el ciclo de nutrientes como C, N La tasa de descomposición de la materia orgánica es siempre máxima si hay suficiente agua y oxígeno disponibles. En condiciones más secas, las tasas de descomposición disminuirán debido a la falta de agua. En condiciones más húmedas, las tasas de descomposición disminuirán por falta de oxígeno.  Cantidad y dinámica de la materia orgánica en los suelos Dado que la producción de materia vegetal también disminuye en condiciones más secas, el efecto neto es que, en general, el contenido de materia orgánica del suelo aumenta con el incremento del contenido de agua. Si el suelo está permanentemente saturado con agua, la tasa de mineralización es tan baja que la materia orgánica se acumula y pueden formarse gruesas capas de material orgánico puro (turba). Las tasas de descomposición aumentan hasta una temperatura de unos 35ºC. A una temperatura de alrededor de 0ºC, la tasa de descomposición también es cercana a cero.  Cantidad y dinámica de la materia orgánica en los suelos Las tasas de descomposición pueden describirse matemáticamente. Los experimentos han demostrado que las propiedades del suelo como la textura y la mineralogía afectan a la tasa de descomposición, pero lo más importante es que está directamente relacionada con el tamaño de la reserva de materia orgánica. el tamaño de la reserva de MOS. En las reacciones de primer orden, la velocidad de transformación de un sustrato es proporciona la concentración de sustrato:  Relación C/N La materia orgánica puede ser descompuesta por los organismos del suelo por dos razones: (1) para obtener energía (descomposición heterotrófica) y (2) para obtener el "material de construcción" de nuevos organismos (descomposición autotrófica). En el primer caso, los nutrientes quedan como residuo y no se utilizan; en el segundo, existe una necesidad estructural tanto de C como de N. En caso de descomposición completa, todo el nitrógeno se volverá a liberar y estará disponible para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, si la masa de organismos del suelo aumenta, la reserva de nitrógeno inorgánico puede disminuir temporalmente porque el nitrógeno se utiliza en la biomasa de los nuevos organismos del suelo.  Relación C/N Cuando se utiliza abono orgánico siempre existe el riesgo de que esto ocurra. Discutiremos en qué casos puede ocurrir esta llamada inmovilización del nitrógeno. Las hojas vivas tienen un contenido de nitrógeno del 2- 4% de la materia seca y un contenido de C de alrededor del 50%. Esto resulta en una relación C/N entre 12 y 25. Sin embargo, especialmente las plantas que envejecen tienen partes que se utilizan para dar soporte que contienen mucho menos nitrógeno. La relación C/N de la madera o la paja es, por ejemplo, de 60 o superior (con un contenido de N inferior al 0,8%). Este material es perfecto para la descomposición heterótrofa pero no para la autótrofa.  Relación C/N Cuando se añade una gran cantidad de paja o madera al suelo, los carbohidratos fácilmente descom-ponibles harán que la biomasa microbiana aumente. Debido al bajo contenido en N de la paja, el nitrógeno necesario tiene que ser absorbido de las reservas de nitrógeno inorgánico. Si no hay más nitrógeno inorgánico disponible, la biomasa microbiana no puede seguir aumentando y la descomposición de la paja continuará a un ritmo más o menos continuo. Con el tiempo, las reservas de hidrocarburos fácilmente disponibles también se agotarán y la biomasa microbiana quemará sus propias proteínas para obtener energía. Cuando esto ocurra, el nitrógeno estará disponible para las plantas (mineralización) y la biomasa microbiana disminuirá en el suelo.  Relación C/N El hecho de que los fertilizantes orgánicos produzcan un agotamiento o un enriquecimiento de las reservas de N mineral depende principalmente de la relación C/N del material orgánico añadido. Cuando este material tiene una relación C/N > 20, se puede esperar una inmovilización de N. En valores < 20, el N mineral neto se reduce. Con valores < 20 se puede esperar una mineralización neta de N. El valor C/N de 20 es mayor que el valor C/N de la biomasa microbiana (entre 6 y 10) porque también se necesita energía, que proviene de la respiración de compuestos que contienen carbono. En la agricultura, la materia orgánica con una relación C/N demasiado elevada se composta normalmente.  Relación C/N Durante este proceso se descomponen los compuestos de carbono y se libera calor. Las altas temperaturas matan muchos patógenos y semillas no deseadas de malas hierbas. Además, la relación C/N disminuye drásticamente, por lo que el nitrógeno se libera inmediatamente después de añadirse al suelo. Dinámica de los nutrientes en el perfil de suelo Nitrógeno  Consideraciones generales acerca del uso de fertilizantes químicos Transformaciones del nitrógeno del suelo Pérdidas Ganancias Daños medioambientales por mal uso de abonos nitrogenados Medidas para limitar los daños medioambientales causados por fertilizantes nitrogenados El uso de fertilizantes químicos y la Agricultura Sostenible ¿Son los fertilizantes químicos la raíz de los problemas medioambientales de la agricultura? ¿Puede el uso de los fertilizantes químicos ser compatible con la Agricultura Sostenible? Agricultura Sostenible: ecológicamente sana, económicamente viable y socialmente justa y humana Agricultura sostenible: minimiza el uso de fertilizantes químicos, no los excluye, sino que hace énfasis en los aspectos medioambientales. Si se usan dosis económicamente óptimas los fertilizantes químicos son poco dañinos al medio ambiente Si solo se sustituyen agroquímicos se deja intacto el sistema actual de producción intensiva, que incluye el monocultivo entre otros aspectos importantes. Si se dejara deteriorar la fertilidad del suelo por no usar agroquímicos, esto sería antiecológico Influencia del cultivo continuo de la caña de azúcar sobre el contenido de K intercambiable de un Ferralítico rojo Variante XI/1967 IV/1997 (kg K2O ha-1 K cmol kg-1 K cmol kg-1 Anuales) suelo suelo 0 1.33 0.53 100 1.34 0.93 200 1.29 1.18 (Arzola y col., 1998) Transformaciones del Nitrógeno del suelo N – orgánico Organismos no NH4+ especializados (lenta) NH4+ Organismos especializados NO2- (Nitrosolobus, Nitrosomonas, Nitrosospira) (rápida) NO2- + energía NO3- Nitrobácter (muy rápida) Inmovilización y Mineralización del Nitrógeno Relación C/N 22 asociada a inmovilización Según otros autores: ❑ Relación C/N crítica entre 15 y 33 ❑ Baja relación 0.25 % de nitrato son probablemente tóxicas, con trastornos en el metabolismo  El NO3- se convierte en el tubo digestivo de los niños pequeños en NO2- ya que no tienen suficiente acidez como para controlar bacterias que reducen el - primer ion en el segundo el NO2 convierte el Fe II en Fe III Efecto del nitrito sobre la salud Metahemoglobinemia o mal azul en infantes de pocos meses, ya que la hemoglobina se convierte en metahemoglobina incapaz de transportar el oxígeno (el Fe II se convierte en Fe III) En adultos se asocian a problemas cardio- vasculares, cancerosos, renales etc.  Eutrofización del medio Relación N/P Crecimiento de algas 7:1 óptimo Alrededor de 20:1 limitado (aguas naturales) Menos de 4,5:1 limitado Afectación de la capa de ozono y otros daños por gases de nitrógeno El N O se oxida a NO el cual cataliza la conversión 2 de O a O 3 2 NO al aumentar O causa daños en los cultivos en 2 3 algunas áreas El NO es precursor de la lluvia ácida y el NO2 participa del efecto invernadero atrapando el calor y el CO 2 NOx produce HNO que puede interactuar con plantas 3 y suelos  Efecto de los Fertilizantes Químicos sobre Materia Orgánica y Estructura Efecto de diferentes tratamientos sobre la materia orgánica del suelo % Trata- Años mientos 1878 1929 1949 1953 Estiercol 1.24 1.69 1.66 1.68 Fert. 1.24 1.24 1.22 1.26 Inorg. Testigo 1.24 1.15 1.12 1.12 Efecto de la fertilización nitrogenada sobre la materia orgánica del suelo Tratamientos Materia orgánica (kg N ha-1) % 0 3.52 50 3.56 100 3.72 150 3.64 200 3.60 250 3.72 Efecto de los Fertilizantes Químicos sobre la Vida del Suelo Influencia de las dosis de N sobre el pH del suelo Dosis de N (kg ha-1) Efecto de los Fertilizantes Químicos sobre la Erosión Efecto de los Fertilizantes Químicos sobre la Malezas, Enfermedades y Plagas Otros aspectos de la relación Fertilizantes Químicos / Agricultura Sostenible Medidas para la limitación de los daños medioambientales de la fertilización nitrogenada Favorecer el % de aprovechamiento de los fertilizantes -Dosis económicamente óptimas -Aplicación en el momento oportuno -Forma de aplicación (Ej.: urea siempre enterrada o con riego posterior, amoniacales: en suelos neutros y alcalinos (siempre enterrados)  Continuación Selección del abono nitrogenado según condiciones del suelo: - Nitratos: evitarlos en encharcados - Amoniacales: evitarlos en alcalinos donde no puedan enterrarse o en los muy ácidos, sobre todo el sulfato de amonio. - Complementar con aspersiones - Aplicarlos con orgánicos Continuación Uso de abonos verdes, leguminosas, biofertilizantes Uso de leguminosas como arrope o mulch vivo Rotación con leguminosas. Rotación de soya y maíz = menos aplicación de nitrógeno Intercultivos con leguminosas: Ej. En Colombia: yuca con maíz, frijoles o caupí; África: maní y yuca (equivalente en proteínas mayor que solos); México: maíz, frijol y calabaza  Maíz y soya: UET >1 UET= unidad equivalente de tierra) Intercultivos en general: menos lavado de nitrato Leguminosas en pastizales Fajas de leguminosas alternando con gramíneas Nuevos fertilizantes: urea-S; urea formaldehido, urea supergranulada, etc. Continuación Riego por aspersión bien programado de modo que promocione la recuperación de los abonos aplicados Usar inhibidores de la nitrificación Uso del no laboreo Selección de abonos teniendo en cuenta su relación C/N (intensidad de la inmovilización y momento de la mineralización) Aplicación de soluciones de NPK, microelementos y sustancias espécificas para la asimilación foliar  Continuación Ejemplos: la agricultura suiza establece áreas extensivas de pasto sin abonado y 30 kg Nha-1 en las menos extensivas Dejar una faja no fertilizada de yerbas de por lo menos 3 m de ancho paralela a aguas superficiales, cercas y bosques además de una área de compensación ecológica (hábitats seminaturales como pastos extensivos, fajas de flores silvestres, setos)  Otras vías: que el Rhizobium no reconozca al hospedero, incluso cereales, o que por transgénesis la planta pueda ella sola fijar nitrógeno Agrosilvicultura: con plantas como Gliricidia y Calliandra Leucaena: 4 m de calle con 4 surcos de maíz. Ramas podadas.  Conclusiones Prácticas agrícolas adecuadas reducen el uso de fertilizantes nitrogenados pero no eliminan su necesidad, generalmente, cuando se pretenden elevados rendimientos. La correcta utilización de fertilizantes químicos forma parte de prácticas agrícolas correctas  La utilización excesiva además de derroche representa problemas medioambientales Deben hacerse esfuerzos por disminuir la aplicación de fertilizantes químicos, ya sea sustituyéndolos por orgánicos o con prácticas agrícolas que conduzcan a la reducción de su aplicación Fósforo  Sumario Introducción Problemas medioambientales por exceso de aplicación de P El fósforo del suelo Facores que influyen la asimilabilidad del fósforo Pérdidas de fósforo Consideraciones acerca del abonado fosfórico  Problemas medioambientales por exceso de aplicación de P Eutrofización de aguas superficiales* Enfosfatamiento de los suelos *Además de los daños ya conocidos: proliferación de cianobacterias formadoras de neuro y hepatoxinas causantes de graves daños de la salud Lo deseable en aguas naturales: concentración de no más de 0.045 mg P por litro.  Problemas medioambientales por exceso de aplicación de P Eutrofización de aguas superficiales* Enfosfatamiento de los suelos *Además de los daños ya conocidos: proliferación de cianobacterias formadoras de neuro y hepatoxinas causantes de graves daños de la salud Lo deseable en aguas naturales: concentración de no más de 0.045 mg P por litro.  El fósforo del suelo Origen, contenido y formas  En las rocas formadoras de suelo la principal fuente de fósforo lo constituyen las apatitas, fosfatos tricálcicos asociados a otros compuestos como fluoruro e hidróxido de calcio: La fluorapatita: [Ca3(PO4)2] 3.CaF2 y La hidroxiapatita: [Ca3(PO4)2]3.Ca(OH)2 Minerales difícilmente solubles Diferentes suelos = Diferentes formas de P Pardo con Suelo Ferralítico Carbonatos rojo (suelo joven con Oxisol muchas apatitas  El fósforo del suelo puede dividirse en tres fracciones: P de la solución del suelo Fosfatos inorgánicos de la fase sólida del suelo Fosfatos orgánicos de la fase sólida del suelo  1) Fosfatos presentes en la solución del suelo Es la fuente de fósforo que la planta toma directamente ( iones H2PO4- y HPO42- ) La solución del suelo tiene que renovarse varias veces al día para poder suministrar el fósforo necesario a los cultivos. Las concentraciones de fósforo en la solución del suelo pueden representar, por ejemplo, de 50 -70 g de fósforo en una hectárea, mientras que en muchos cultivos en el momento de intenso crecimiento la absorción de ese nutrimento corresponde a 1 o más kg ha-1 por día para satisfacer tal demanda. La solución del suelo necesitaría renovarse varias veces en un día (en este caso de 16 a 17 veces diariamente). Intensidad (I), cantidad (Q) y Capacidad amortiguadora(Q/I) para P  2) Fosfatos inorgánicos en la fase sólida del suelo Incluyen: Partículas de fosfatados definidos de Ca, Al y Fe Partículas de fosfatos unidas superficialmente a partículas inorgánicas tales como óxidos de hierro o aluminio, arcillas silicatadas de tipo 1:1 (caolinita, por ejemplo) Fosfatos cubiertos o encerrados por capas de óxido de hierro o de carbonato de calcio (fosfatos ocluidos) En los suelos minerales el fósforo inorgánico representa de 80 a 20 % del fósforo total. 3) Fosfatos orgánicos del suelo Se encuentran formando parte del humus, de los restos de plantas superiores, de la macrofauna o de los microorganismos del suelo. Generalmente la mayor parte se encuentra formando parte del humus. En los suelos minerales el fósforo orgánico representa de 20 a 80 % del fósforo total. Fosfatos inorgánicos de la fase sólida del suelo 3) Fosfatos orgánicos del suelo A medida que ocurre la meteorización del material de origen del suelo, el lavado de las bases, hace que las apatitas originales, fosfatos tricálcicos, muy poco solubles, comiencen a perder calcio en el transcurso de esos procesos de intemperización o lavado el cual es sustituido por H+ de modo que los fosfatos cada vez son menos cálcicos más hidrogenados, con lo que se hacen más solubles. Ca3(PO4)2 CaHPO4 Fosfato Meteorización Fosfato tricálcico (lavado de bases, acidificación) dicálcico El fosfato dicálcico parcialmente acuosoluble se ioniza del modo siguiente: CaHPO4 HPO42- + Ca2+ Arcilla tipo 2:1 Es una arcilla no expansible, micácea, que parte de la fracción arcillosa del suelo. Debido a su pequeño tamaño para su identificación certera se requiere análisis de difracción de rayos X. ¿Qué ocurre con las arcillas de tipo 2:1 con la acidificación de los suelos (por lavado de la sílice)? Arcilla tipo 1:1 La estructura 1:1 está formada por la capa basal de tetraedros (planos 1, 2 y 3; idéntica a los de la estructura 2:1), un plano de Mg o Al (plano 4; idéntico al de la estructura 2:1) y un plano de OH. El plano de tetraedros ya hemos visto que tiene de composición: 10 oxígenos, 4 silicios y 2 OH con 6 cargas negativas. Tanto las arcillas de tipo 1:1 como los sesquióxidos de hierro o aluminio se caracterizan por poseer un elevado número de cargas positivas inducidas que adsorben iones fosfato, en parte, de manera irreversible Asimismo, cuando se acidifica notablemente el suelo, los óxidos e hidróxidos de hierro o aluminio se hacen lo suficientemente solubles como para que la concentración de hierro y aluminio en forma iónica en la solución del suelo se haga apreciable. Estos iones reaccionan con los iones fosfato o precipitan como fosfatos de hierro o aluminio hidratados amorfos. Fe3+ + H2PO4- +2H2O ------→ FePO4.2H2O + 2H+ Con el envejecimiento de estos fosfatos o la consiguiente cristalización y deshidratación se hacen aun menos solubles. También con el avance de la meteorización o lavado de los suelos los fosfatos de hierro o aluminio pueden quedar encerrados u ocluidos en otros componentes del suelo, (generalmente óxidos de hierro en forma de concreciones); aunque también puede ocluirse en óxidos de aluminio o de manganeso. Fosfatos ocluidos en óxidos de hierro Hay que añadir los siguientes: fosfatos adsorbidos a partículas de CaCO3 los cuales pueden penetrar la superficie de la partícula de caliza al intercambiarse los iones fosfato con los ligandos CO3 forma una sal difícilmente soluble de fósforo. Fosfatos ocluídos en CaCO3 Meteorización del suelo y Formas de P  Otros Fosfatos La aplicación de fertilizantes fosfóricos acuosolubles, como los superfosfatos, da lugar a otros fosfatos que al parecer no existen naturalmente, como es el fosfato octocálcico: Monocálcico Ca(H2PO4)2---------> Dicálcico (CaHPO4) -------- > Octocálcico Ca4H(PO4)3.2,5 H2O  Otros Fosfatos En los arrozales inundados o en los pantanos turbosos las condiciones reductoras favorecen la acumulación de l a vivianita, Fe O, fosfato de Fe II, el cual (a diferencia de los ya tratados fosfatos de Fe III) es bastante soluble o por lo tanto asimilable. Ahora pueden agruparse los fosfatos más abundantes según la reacción del suelo. Fosfatos predominantes Fosfatos predominantes En suelos neutros y En los suelos de reacción Alcalinos (calcáreos) ácida -Apatitas por ejemplo: -Fosfatos adsorbidos a la [Ca3(PO4)2] 3.CaF2 superficie de arcillas -Fosfato tricálcico de tipo 1:1 o de sesquióxidos Ca3(PO4) 2 de Fe y Al: -Fosfato octocálcico [Fe2O3]H2PO4- Ca4H(PO4) 3.2,5H2O -Fosfatos definidos de -Fosfato dicálcico hierro y aluminio CaHPO4 FePO4.2H2O -Fosfato unido a partículas de Fosfatos ocluidos en óxido carbonato de calcio de hierro (superficialmente u ocluido)  En los suelos derivados de cenizas volcánicas, como los de América Sur, Central, predominan los fosfatos de calcio y de aluminio. Estos últimos a causa de la abundancia de alófanos, ya que por la interacción entre estos minerales arcillosos amorfos y los fosfatos se forman fosfatos de aluminio amorfos.  Cómo será la asimilabilidad de las diferentes formas de fósforo inorgánico del suelo? ¿Qué ocurre al aplicar un fosfato acuosoluble a suelos neutros o alcalinos? ¿Y al aplicarlos a suelos ácidos? ¿Qué sucede al aplicar roca fosfórica a suelos ácidos? ¿Cómo deben aplicarse, entonces, estos fertilizantes?  Fosforo Orgánico En los suelos de los trópicos húmedos y de épocas alternantes de lluvia y sequía, una parte sustancial del fósforo total aparece como fósforo orgánico. De un 20 a un 80 % del fósforo total en estos suelos aparece generalmente en forma orgánica. La contribución de esta forma a la nutrición del vegetal suele ser notable. Para hacerse asimilable esta fracción de fósforo es necesario que se mineralice.  Fosforo Orgánico La mayor parte del fósforo orgánico del suelo se presenta como ésteres de inositol-fosfatos, inositol- hexafosfatos y en menor grado como di, tri y tetrafosfatos de inositol, ácidos nucleicos y fosfolípidos. Las fosfatasas son enzimas producidas por las raíces de las plantas superiores, así como por numerosos microorganismos (Aspergillus, Penicillum, Mucor, Rhizopus, Bacillus, Pseudomonas), las cuales “mineralizan” fosfatos de las fitinas, ácidos nucleicos y fosfogliceratos.  Fosforo Orgánico Resultados de investigaciones llevadas a cabo en suelos tropicales muestran que el fósforo orgánico es la principal fuente de fósforo en la agricultura sin fertilizantes, de ahí la importancia de conservar la materia orgánica del suelo, ya que con ello se mantienen determinadas reservas de fósforo orgánico, especialmente en suelos donde la mayor parte del fósforo asimilable está de esta manera.  Fosforo Orgánico La asimilabilidad de las formas de fósforo de suelo depende de su solubilización, ya que la planta toma el fósforo en forma de iones de la solución del suelo: H2PO4- y HPO42- fundamentalmente, de ahí que desde el punto de vista de la nutrición de la planta se distingan tres fracciones en el fósforo del suelo: (a) el fósforo en solución (b) las reservas asimilables (c) las reservas relativamente no asimilables La primera fracción comprende los fosfatos que se encuentran en forma de los mencionados iones en la solución del suelo, en baja concentración, ya que los fosfatos del suelo son característicamente poco solubles. Formas de P en el suelo pH y solubilidad de los fosfatos  A pH ligeramente ácido, generalmente todas las fracciones de fósforo activas (P-Ca, P-Al o P-Fe) contribuyen notablemente a la nutrición fosfórica. Se ha observado que a medida que el pH del suelo se aleja de una reacción ligeramente ácida a neutra, más probabilidades existen de que haya insuficiencia de fósforo asimilable. ¿Por qué? Influencia de la materia orgánica en la asimilabilidad de los fosfatos. La materia orgánica influye favorablemente en la asimilabilidad de los fosfatos inorgánicos: 1. Por el H2CO3 formado a partir del CO2 y H2O, que favorece la asimilabilidad de los fosfatos cálcicos poco solubles, en los suelos débilmente ácidos a alcalinos, donde son importantes. 2. Por la formación de complejos fosfohúmicos asimilables para las plantas, resguardando al fósforo de la fijación. Influencia de la materia orgánica en la asimilabilidad de los fosfatos. 3. Por la liberación de los fosfatos por aniones orgánicos. 4. Por la formación de complejos de hierro y aluminio con la materia orgánica que evitan la reacción de éstos con los fosfatos. Pérdida de Fósforo  Las principales pérdidas de este elemento son por la extracción de las cosechas y por la erosión. Las pérdidas de fósforo por lavado son generalmente despreciables a causa de la baja solubilidad del elemento en el suelo y su limitado movimiento, por lo que el fósforo de los fertilizantes tiende a permanecer cerca del punto de aplicación. Solamente en los suelos arenosos y orgánicos que tienen poca tendencia a reaccionar con él, podrían estas pérdidas ser de significación. Consideraciones acerca de la fertilización fosfórica  En todo suelo ocurre la fijación de fósforo acuosoluble, es decir, su paso a formas poco solubles, por lo que del fósforo "asimilable” aplicado solo una parte será tomado por el vegetal. Sin embargo, para un mismo cultivo, en iguales circunstancias, mientras más fósforo potencialmente "asimilable” (acuosoluble + citrosoluble) posea un fertilizante, mayores probabilidades tendrá de ser aprovechado por las plantas. Los fertilizantes acuosolubles deben ser aplicados con el menor contacto posible con el suelo ( localizados, granulados) a diferencia de la roca fosfórica.  Los cultivos de ciclo corto, de sistema radical restringido o de crecimiento rápido, tienen una gran necesidad de encontrar una concentración de fósforo relativamente elevada en la solución del suelo al inicio de su crecimiento, por lo que requieren: Que los abonos fosfóricos sean altamente acuosolubles Que les sean aplicados en el momento de la siembra o localizados de manera tal que saturen la pequeña porción de suelo que hace contacto con ellos, y por lo tanto, mantengan una concentración adecuada de fósforo acuosoluble.  Para las cosechas de ciclo largo o perennes, como los pastos o la caña de azúcar, con sistemas radicales que exploren un gran volumen de suelo, es menos importante un alto grado de solubilidad, si bien puede ser deseable un alto grado de acuosolubilidad como estímulo inicial del crecimiento. Cuando se dispone de materiales de baja solubilidad como la roca fosfórica, puede resultar conveniente aplicar en el momento de la siembra una dosis relativamente pequeña (de 10 a 20 kg de P2O5 ha-1 de un fosfato acuosoluble, como los superfosfatos..  Los fertilizantes fosfóricos son más efectivos en suelos de buena estructura que permiten un buen desarrollo radical Un encalado de los suelos ácidos hasta un valor de pH 5,5 (en agua) mejoraría su eficacia. Encalados más de pH 6,0 pueden disminuir la asimilación de fósforo por las plantas a causa de la retrogradación de los fosfatos del suelo o los aplicados con los fertilizantes a formas de fosfatos poco solubles Toda medida que limite la erosión favorece la conservación del P del suelo y su mejor aprovechamiento como fertilizante  Aprovechar todo residuo de origen orgánico teniendo en cuenta el factor económico para su aplicación: cachaza, gallinaza, compost, ceniza etc. Así como los abonos verdes.  Tener en cuenta la eficacia externa de las plantas (Mecanismos de adaptación): Adaptación morfológica y fisiológica de las plantas a la insuficiencia de fósforo: Morfológica: mayor volumen del sistema radical en relación con la parte aérea de la planta Fisiológica: exudados de las raices solubilizadoras de fosfatos (citrato, malato) o acomplejantes de Fe y Al, etc. Se trabaja en Seleccion y mejora de plantas con buena adaptación a condiciones de bajo contenido de fósforo asimilable en el suelo La fertilización potásica y la agricultura sostenible  Sumario Formas mineralógicas del potasio del suelo: filosilicatos y tectosilicatos Arcillas del suelo y contenido y formas de potasio Asimilabilidad de las diferentes formas de potasio del suelo Equilibrio entre las formas de potasio del suelo Liberación y fijación de potasio Relación entre las formas de K: intensidad, cantidad y poder amortiguador El abona