Microsuelo1 (1)

MMiiccrroobbiioollooggííaa
ddeell ssuueelloo
María Cecilia Arango Jaramillo

EEll ssuueelloo::
Un biotopo,
prácticamente
ignorado

EL SUELO
Es el principal medio en el que
crecen las plantas.
Es el soporte físico que
continuamente les proporciona:
– Los nutrientes inorgánicos
– El agua
– El entorno gaseoso adecuado
para los sistemas radicales.

Los nutrientes inorgánicos
que utilizan las plantas
provienen de la atmósfera y
de la mmeetteeoorriizzaacciióónn ddee llaass
rrooccaass ddee llaa ccoorrtteezzaa tteerrrreessttrree.

Meteorización ddee llaa ccoorrtteezzaa tteerrrreessttrree
Los minerales son compuestos
inorgánicos que normalmente están
formados por dos o más elementos en
proporciones de peso determinadas
Ejemplo:
– El cuarzo( SiO2 )
– La calcita (CaCO3).

Las rocas se dividen en tres grupos
según su origen y formación:
– Ígneas
• Granito, basalto, cuarzo, feldespato
– Sedimentarias
• esquistos, areniscas, piedra caliza
– Metamórficas
• Areniscascuarcita,
• Esquisto  pizarra
• Piedra caliza  mármol

Procesos de meteorización

desintegración física y descomposición
química de los minerales y las rocas
superficiales

producen los materiales inorgánicos que
formarán los suelos

Los suelos tienen
diferente origen y
composición
Por lo tanto la
microfauna
asociada a ellos
también

La meteorización implica procesos:
Mecánicos
– congelamiento y descongelación
– calentamiento y enfriamiento,
Químicos
– El agua se introduce entre las
partículas, y los materiales solubles
se disuelven en ella.
Biológicos
– CO2 de la respiración y otras
sustancias descomponen las rocas

Meteorización mecánica
El agua y el viento transportan fragmentos
de roca a grandes distancias desgaste que
las fracciona en partículas más pequeñas

Meteorización químia (corrosión)
Disuelven
materiales
H2O + SO2 
Ácidos 
H2O + NO2 (NO3)  menos solubles

Meteorización orgánica-biológica
Los ácidos producidos por
plantas y las bacterias pueden
afectar las rocas.

La formación del suelo puede ocurrir en:
El mismo sitio donde la roca es
meteorizada
Pueden ser transportados a otros sitios
por :
– La gravedad
– El viento
– El agua
– Los glaciares.

Materia orgánica del suelo
Origen de la materia orgánica del suelo:
– Bacterias, hongos, algas, líquenes,
musgos y plantas que crecen sobre o
entre los minerales y las rocas
erosionadas
– Plantas y animales muertos

LLooss mmiiccrroobbiiooss eenn eell ssuueelloo
Contribuyen a la
formación de materia
orgánica

la convierten en ácido
carbónico o ácidos
orgánicos

disuelven rocas.
Controlan la
disponibilidad de
muchos
nutrientes
importantes para
las plantas

La actividad
microbiana es
limitada por el agua
(sequía,humedad ) y
estado de los
nutrientes
La actividad
microbiana es clave
en la productividad
de los suelos.

Los microbios pueden existir varios
cientos de metros por debajo de la
superficie de la Tierra
Los mecanismos de sobrevivencia
aún no se conocen

Sección vertical del suelo:
– Variaciones en el color
– Cantidad de materia orgánica viva o
muerta (incluye microorganismos)
– Porosidad
– Estructura
– Grado de meteorización.

Horizontes del suelo
Horizonte A
Horizonte B
Horizonte C

Horizonte A:
Capa superior del
suelo
La región más
superficial y de
mayor actividad
física química y
biológica.
Contiene la mayor
parte del material
orgánico del suelo,
vivo o muerto:
– Grandes cantidades
de partes de plantas
y hojas muertas
– Insectos y otros
artrópodos pequeños
– Lombrices de tierra
– Organismos
descomponedores
– Nemátodos

Suelo: Horizonte A
Rocas, silicatos
Desechos
orgánicos
O2, NH3,
CH4, H2S
Lluvia
•Inorgánicos
granulados
•Residuos
orgánicos, humus
•Agua (inundado,
mojado)
•Gases (disueltos y
difusos)
•Sistemas
biológicos (raíces,
insectos,
microobios)
O2, N2, CO2
Capa de agua

En un gramo de suelo del horizante A
pueden haber:
2500 millones de bacterias
+
medio millón de hongos
+
50 000 algas
+
30 000 protozoos

Horizonte B:
Región de
acumulación

El horizonte B:
Contiene mucho
menos material
orgánico y está
menos
meteorizado que el
horizonte superior.
Hay pocos
microorganismos
Algunos materiales
del horizonte A,
llegan al B por
filtración del agua a
través del suelo:
– Óxido de hierro
– Partículas arcillosas
– Pequeñas cantidades
de material orgánico

Horizonte C:
CCoommppuueessttoo ppoorr rrooccaass yy mmiinneerraalleess
ffrraaggmmeennttaaddooss yy mmeetteeoorriizzaaddooss ddee
llooss ccuuaalleess ssee hhaa ffoorrmmaaddoo eell ssuueelloo
vveerrddaaddeerroo ddee llooss hhoorriizzoonntteess
ssuuppeerriioorreess..
LLooss mmiiccrroooorrggaanniissmmooss ssoonn
eessccaassooss..

Composición del suelo
Los suelos están
formados de
materia sólida y
espacio poroso
El espacio poroso
es ocupado por
diferentes
proporciones de
aire y agua,
dependiendo de
las condiciones de
humedad.
Película de Agua
Poro
Materia orgánica
Arcilla
Arena
Hifa
CO2,
H2S,
CH4
Bacterias
O2

Los fragmentos de roca y minerales en el
suelo varían en tamaño:
Partícula Diámetro
en micrómetros
Arena gruesa 200 - 2000
Arena fina 20 - 200
Limo 2 - 20
Arcilla 2

Los suelos están divididos según su
textura:
Arenoso arcillosos: 35% o más de
arcilla y 45% o más de arena
Limo-arcillosos: 40% de arcilla y 40%
o más de limo
Margosos o francos: contienen igual
proporción de arena, limo y arcilla.
Ideales para la agricultura.

La textura del
suelo influye en las
comunidades de
microorganismos
porque de ella
depende la
aireación y la
disponibilidad de
agua

Intercambio de catiónico
Los nutrientes
inorgánicos para
microorganismos
y plantas están
presentes en la
solución del
suelo como
iones.
Cl
-
HCO3
Na+
Cl
-
K+ Na+
Arcilla -
Ca+ +
Na+
NO3
Na+
H+
Ca+ +
K+
-
SO4
-2
-
OH-OH-OH-SO4
-2
HCO3
-
NO3
- HCO3
-

Intercambio catiónico:
Los cationes apresados por
las partículas de arcilla
pueden:
– Ser reemplazados por
otros cationes
– Ser liberados a la
solución del suelo para
ser tomados por plantas
y microorganismos.
Partículas de
arcilla:
componentes
esenciales de
los suelos
productivos.

Los aniones (NO3
-,
SO4
-2, HCO3
-, y OH-)
son lixiviados del
suelo más
rápidamente que
los cationes ya que
no pueden fijarse a
las partículas de
arcilla.
El fosfato, no puede
ser arrastrado, ya
que:
– Forma precipitados
insolubles
– Es aabbssoorrbbiiddoo o
aaddssoorrbbiiddooen la
superficie de
compuestos que
contienen hierro,
aluminio y calcio.

La acidez o
basicidad del suelo
está relacionada
con la
ddiissppoonniibbiilliiddaadd ddee
nnuuttrriieenntteess
inorgánicos para el
crecimiento de
plantas y
microbios.
Los suelos varían
mucho en su pH,
y muchos
microorganismos
tienen un
estrecho margen
de tolerancia.

La gente
desconoce que
cuando tiene un
gramo de tierra en
el hueco de la
mano, tiene entre
un millón y mil
millones de seres
vivos en esa mano.

Una muestra de
suelo contiene:
Insectos ápteros
Arácnidos
Sobretodo
filamentos de
hongos y de
bacterias.

La cuenta de
gérmenes por
suspensión-dilución
muestra
más de un millón
de gérmenes por
gramo de tierra
arable
La riqueza de
especies y la
complejidad de la
delgada capa
cultivable
condicionan la
vida sobre la tierra,
del mismo modo
que la fotosíntesis.

Ciclo de la materia orgánica
Restos vegetales
desaparecen bajo
la acción de la
microfauna y la
microflora del
suelo
Microfauna del suelo
Microorganismos del suelo
CO2
Fotosíntesis
Caída de ramas,
hojas, frutos..
Mineralización Humificación

Amontonamiento de
acículas de varios
centímetros.
Acidez frena actividad
microbiana
Acumulación Microfauna del suelo
Descomponedores casi ausentes:
hongos y bacterias
CO2
Fotosíntesis
Caída de ramas,
hojas, frutos..
Mineralización Humificación

Papel de la microfauna del suelo:
Disgregación de la materia orgánica
Diseminación de la microflora
http://www.aecientificos.es/ElSuelo.html

Aumentar
las
superficies
de ataque
para los
microbios.
Diseminación activa
con las heces de la
microflora
intestinal
Disgregación de la materia orgánica
Reincorporación de microorganismos al suelo
Reutilización
por otros
organimos
Heces
Invasión por
los microbios
del suelo
ELECCIÓN
TRÓFICA:
Régimen
alimentario
microfauna

Seleccionan
los alimentos
para los
microbios
Multiplicación
de la
microflora
de las heces
Diseminación
pasiva Transporte
accidental en la
superficie del
cuerpo

Plantas y
microflora:
organismos
complementarios,
en la
mineralización de
la materia
orgánica
Los residuos
orgánicos no
consumidos van a
ser degradados por
la microflora. Son los
hongos, en primer
lugar, los que van a
atacar a la materia
orgánica fresca, y en
el siguiente orden

Mineralización de la materia orgánica
Descomposición de hojas (Sucesión)
Tiempo (las fases pueden ser simultáneas)
Hongos:
glucófilos
utilización de
las
sustancias
hidrosolubles
Hongos
celulolíticos:
metabolismo
de la celulosa
Hongos
lignolíticos :
degradación
de la lignina
Bacterias: transforman residuos fúngicos y
productos no consumidos por las hifas.

Plantas y
microorganismos son
complementarios: unos
fabrica materias
carbonadas, otros libera
minerales

CAPA VEGETAL DEL SUELO
Materia inorgánica
Materia orgánica
CO2
Microorganismos
H2O
Material mineral
no utilizado por los
microorganismos

Raíces de las
plantas

Hojas de las
plantas

Fotosíntesis

Protección de los microorganismos ante
desequilibrios ambientales
Cuando se añade materia orgánica a
los suelos agrícolas, las bacterias
consumen todo el carbono
disponible.
Consecuencia: rarefacción, e
incluso desaparición, de los
microorganismos.
Para estos casos, la naturaleza ha
creado sistemas de protección para
que los microorganismos sobrevivan

Estructuras de protección de los hongos
Clamidospora: célula latente, con
pared gruesa y cuyo contenido es rico
en reservas
Esclerote: esfera cuyo envoltorio
externo está constituido de hifas
muertas de pared gruesa, y el centro
de filamentos vivos ricos en reservas,
en estado latente.

Estructuras de protección delas bacterias
Las Gram- están
desprovistas de
mecanismos de resistencia
Forman agregados
biológicos cuando las
condiciones son
desfavorables
La actividad celular y las
divisiones, se hacen más
lentas.
Las (Gram+)
forman
endosporas.
Susceptibles
de sobrevivir
muchos años
en condiciones
desfavorables.

Numerosos
procariotas para
protegerse exudan
en su superficie
polisacáridos que se
adhieren a láminas
de arcilla.
Son estructuras
que permiten la
supervivencia de las
bacterias
· Se forman cuando
las condiciones
ambientales llegan a
ser desfavorables
· Desaparecen cuando
las condiciones
pedológicas vuelven
a ser adecuadas

Estas formaciones
tienen un diámetro
que varía de 10 a
1000 mm y pueden
contener varios
miles de gérmenes.

Los polisacáridos tienen varias funciones:
La superficie de bacterias y arcillas tienen
cargas eléctricas negativas, mientras que los
azúcares son neutros, tienen por tanto un
papel aislante.
Los azúcares tienen tendencia a retener
agua, evitan evaporación en períodos
secos.
Constituyen reservas. En ausencia de
alimentos, las bacterias toman el carbono
necesario para el mantenimiento de las
funciones vitales esenciales.

Para los microorganismos del
suelo vivir en el espacio
interagregado (poros) y el
agregado mismo (granos)
tiene implicaciones
importantes

En el espacio
interagregado las
condiciones son
drásticas:
La humedad y la
aireación varían
muy rápidamente.
Este es el
microhabitat
colonizado por las
bacterias Gram+,
que poseen la
facultad de
producir
endosporas.
Las esporas de los
hongos y las de los
actinomicetos, son
muy resistentes a
la desecación.

Por el
contrario, el
agregado
mismo es
recorrido sólo
por finos
capilares de
alrededor 2
mm de
diámetro, que
sólo permiten
una circulación
lenta de aire y
de agua.
Aparecerán rápidamente
condiciones de
anaerobiosis.
En este medio tan
estable viven o
sobreviven las bacterias
Gram-.
Aunque sensibles a las
modificaciones
ambientales, permanecen
vivas en suelos secos
durante más de un año
gracias a la protección de
los agregados

La composición química y física de los
agregados es variable.
El suelo es un medio muy
heterogéneo
Está constituido de un
mosaico de microhabitats
cuya composición biológica
varía cualitativa y
cuantitativamente en función
del tiempo, y de la fuente
trófica disponible.

Los microorganismos
que colonizan estos
microhabitats
difieren igualmente
tanto por su
morfología, como por
sus requerimientos
ecologicos.
Unos agregados
pueden formarse
alrededor de citina,
desarrrollándose en
su seno los llamados
citinolíticos.
Otros encerrarán
residuos de lignina
permitiendo el
crecimiento de los
ligninolíticos.

IInnfflluueenncciiaa ddeell aammbbiieennttee
ddeell ssuueelloo eenn llaass
ppoobbllaacciioonneess ddee
mmiiccrroooorrggaanniissmmooss

Aunque los
microorganismos
son ubicuos, en
pocas situaciones
existen poblaciones
iguales.
Nunca se dan
condiciones
ambientales idénticas:
Las que favorecen la
reproducción de un
microorganismo, o
permiten la
sobrevivencia de otro,
pueden ser
desfavorables para la
existencia continuada
de un tercero.

Los suelos
cultivados y de
jardín tienen
abundancia de
oxígeno y agua y
son ricos en
nutrientes
aportados por
las fertilizaciones
El suelo de un pinar
suele ser muy ácido y
su contenido en
principios nutritivos es
bajo
Los terrenos
pantanosos están
inundados, tienen
poco oxígeno y
contienen abundante
materia orgánica en
descomposición.
María Cecilia Estas diferencias se reflej aAnr aenng ol aJ amriacmriollfolora

Para comprender la influencia de
los factores que afectan la
microflora del suelo es necesario:
– Conocer las condiciones
normales de crecimiento de los
microorganismos
– Los efectos que las condiciones
extremas ejercen sobre los
distintos grupos.

Factores que afectan en mayor grado a las
poblaciones de microorganismos
pH DEL SUELO
Acidez-
Alcalinidad
POBLACIONES DE MICROORGANISMOS
DISPONIBILIDAD DE
OXÍGENO, AGUA Y
SUSTANCIAS
NUTRITIVAS
TEMPERATURA
TÉCNICAS DE
MANEJO DEL
SUELO

Consideremos estos
factores
separadamente,
pero deberemos tener
en cuenta que de
ordinario son
interdependientes.

TTeemmppeerraattuurraa (Psicrófilos, Mesófilos y
Termófilos).
TEMPERATURA DE CRECIMIENTO DE LOS
MICROORGANISMOS
Tipo de
micro-organismo
Temperatura
óptima
Temperatura
s límite
Ejemplo de
microorganismo
Psicrófilas Alrededor
20o C
5a30o C Achromobacter
Mesófilas 25 a 37o C 5 a 45o C Staphylococcus ,
Mayoría de los
hongos.
Termófilas Superior a
45o C
40 a 80o C Desulfovibrio,
Thermoactinomyce
s, Algunas algas
verdes azules

Fermentación del estiércol:
La temperatura puede elevarse
hasta 65 o C, destruyendo todos los
microorganismos, excepto a los
termófilos, como el Bacillus
calfactor , Thermoactinomyces
spp y los hongos termófilos.

En suelos del piso térmico tropical y
premontano son más frecuentes:
Fusarium, Aspergillus y Rhizopus
Penicillium crece mejor en suelos más
fríos.

RREEQQUUEERRIIMMIIEENNTTOOSS
NNUUTTRRIITTIIVVOOSS
Utilización de energía lumínica
Oxidación quimioautotrófica de
materias inorgánicas
Respiración heterótrofa de materia
orgánica
Fermentación de materia orgánica

Existe competencia entre
los microorganismos por
utilización de los
nutrientes orgánicos e
inorgánicos.

En el suelo la
materia orgánica
fácilmente
utilizable por los
microorganismos
es ordinariamente
reducida, lo que
limita su
velocidad de
multiplicación.

Al añadir al suelo materiales
frescos, estiércol o desechos
vegetales

el número de microorganismos aumenta
rápidamente

los nutrientes se agotan

población de microorganismos vuelva
nivel anterior.

Como un microorganismo
determinado no puede
utilizar igualmente todos los
substratos

su incidencia y proporción
varían de acuerdo con las
situaciones

Opionibacterium
actúa como
barrendero de
medios nutritivos
parcialmente
degradados por
microorganismos.
En el rumen utiliza
ácido láctico y
glucosa producidos
por las bacterias
celulíticas y las del
ácido láctico.

Lactobacillus
compite eficazmente
cuando existen
carbohidratos
simples pero es
incapaz de
metabolizar
sustancias como
lignina.
Crece bien en la
leche y en el rumen
pero no en el suelo.

Otros
microorganismos
degradan lignina y
celulosa

sobrevivien en el suelo
y en el manto en
descomposición de
los bosques
Pero no en leche,
donde compiten con
microorganismos
como Bacillus y
Lactobacillus

En una población mixta solo unos
pocos microorganismos son
capaces de metabolizar una
sustancia determinada, como
insecticidas y herbicidas, estos
microbios se ven libres de
competencia.

Los autótrofos no
compiten por
nutrientes
orgánicos con otros
microorganismos.
Sólo compiten por
luz.
Desarrollo de
Nitrosomonas y
Nitrosobacter es
limitado por
compuestos
nitrogenados
apropiados.

OOXXÍÍGGEENNOO
Los requerimientos de oxígeno de los
microorganismos varían:
Aerobios
Anaerobios
Microanaerobios
Anaerobios
facultativos

El oxígeno
determina el
desarrollo de
poblaciones de
microorganismos
en detrimento de
otras.

En el ensilado, los forrajes son
comprimidos y recubiertos para:
– Establecer condiciones de
anaerobiosis con el fin de promover
el crecimiento de microorganismos
anaerobios útiles o microaerófilos
como Lactobacillus
– Mientras se impide el desarrollo de
los que tienden a descomponer el
forraje (pudrición).

En suelos poco aireados
hay competencia por el
uso del oxígeno
disponible y ello puede
llevar a un descenso en la
proporción de
microorganismos aerobios
En consecuencia
disminuye la fijación de
nitrógeno y también de la
velocidad de degradación
de la materia orgánica.
El oxígeno es
esencial para
muchos
microorganismos
fijadores de
nitrógeno.

El nivel de aporte de oxígeno
también determina la forma de
metabolización de los nutrientes.
Los anaerobios facultativos metabolizan los
polisacáridos aerobicamente en presencia
de oxígeno, descomponiendolos hasta
dióxido de carbono y agua con alta
liberación de energía.
Cuando no hay oxígeno lo hacen
anaerobicamente, mediante el proceso de
fermentación, en el cual la degradación sólo
es parcial y con poca liberación de energía.

pH
El pH óptimo para la
mayoría de las
bacterias, algas y
protozoos está
alrededor de 7.
Con pocas
excepciones estos
microorganismos no
crecen por debajo
de un pH de 4 o por
encima de un pH 9.

Los
actinomicetos
y las algas son
sensibles a los
ácidos y su pH
óptimo está
entre 7.5 y 8.
 Thiobacillus,
Acetobacter y la
bacteria fijadora de
nitrógeno
Beijerinckia, son
capaces de crecer y
multiplicarse a pH
entre 2.5 y 3.5.

El pH óptimo para
las levaduras y los
hongos varía entre
3.1 y 6.0, mientras
sus pH extremos de
crecimiento son 1.6
y 9.5.
 Ños hongos son
resistentes a los
ácidos
 Algunas especies de
hongos crecen a pH
entre 1.6 y 2.0

En suelos con pH
mayores a 7
predominan las
bacterias, en
especial los
actinomicetos, y en
menor proporción
los hongos.
micorrizas.

El efecto del pH afecta el desarrollo de
los microorganismos:
 Cuando el pH baja:
Declina el número de bacterias
Mientras sube el de levaduras, hongos y
bacterias resistentes a la acidez.
 A pH extremadamente bajos la
proporción de bacterias puede disminuir
hasta el 60%.

La acidez del
suelo
influencia las
bacterias de
los nódulos
de la raíz de
las
leguminosas
En suelos ácidos suele
envolverse la semilla en
una capa de cal, que
neutraliza la acidez
circundante, promueve la
multiplicación de
Rhizobium y permite
buena nodulación de la
leguminosa huésped.

AGUA
Todos los
microorganismos
necesitan agua,
aunque sus
requerimientos
varían.

Las formas
vegetativas de las
bacterias son
menos resistentes a
la desecación que
los hongos o los
actinomicetos.
· Las endosporas
termoestables
producidas por las
bacterias, como
Bacillus y
Clostridium, son
resistentes a la
desecación.

Las bacterias
esporuladas, los
actinomicetos y
los hongos son los
contaminantes más
frecuentes del aire
porque son
resistentes a la
desecación.

En los materiales de
potencial osmótico
alto el agua es poco
asequible a los
microorganismos.
Los suelos
salinizados suelen
tener presiones
osmóticas altas que
inhiben el
crecimiento de la
mayoría de los
microorganismos y
raíces, exceptuando
los halófilos.

· El exceso de agua en el suelo
suele causar encharcamiento y
pérdida de oxígeno en los
capilares del suelo lo cual hace
que disminuyan los
microorganismos aerobios y
aumenten los anaerobios.

Técnicas de manejo del suelo
Las poblaciones de microorganismos del
suelo, se pueden:
Disminuir o erradicar por perturbaciones
importantes del suelo
Favorecer con prácticas adecuadas.

FACTORES LIMITANTES DE LA
MICROBIOTA DEL SUELO
Erosión y baja disponibilidad de nutrientes
Fertilización mineral y correctivos
Presencia de antagonistas, parásitos y
depredadores
Temperatura y pH extremos
Extremos en los contenidos de aire y
humedad

Textura del suelo y concentraciones
tóxicas de metales pesados
Uso de plaguicidas, especialmente los
de amplio espectro. Desinfección,
fumigación y esterilización del suelo
Inundaciones y malos drenajes

Aradas profundas, volteo del suelo y
solarización.
Sistemas de producción y explotación
del suelo (monocultivo, cultivos
intesivos sin manejo adecuado, minería
a cielo abierto).

PRÁCTICAS QUE FAVORECEN LA
DENSIDAD Y LA ACTIVIDAD DE LOS
MICROORGANISMOS
Mantenimiento de la biodiversidad
dentro de los cultivos y en las
fincas.
Coberturas vegetales, abonos
verdes y alcolchados
Inoculación de suelos y semillas
con microorganismos y eliminación
de competidores.

Incorporación de compost,
fracciones líquidas y sólidas de
biodigestores, humos, excretas,
restos de cosechas y otros
residuos vegetales
Agentes naturales de control:
control biológico, plaguicidas
botánicos, control cultural.

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