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PROPIEDADES
QUÍMICAS DEL SUELO
Los elementos químicos en el suelo
Capacidad de intercambio catiónico
El pH suelo
Conductividad eléctrica
Los elementos químicos
en el suelo
Situación de los elementos químicos en el suelo.
Los elementos químicos del suelo pueden estar
contenidos en:
La fase sólida. Formando parte de la estructura de los
minerales o incluidos en compuestos orgánicos.
La fase líquida. Contenidos en el agua del suelo. Por
lo general, las moléculas están total o parcialmente
disociadas en iones: los de carga positiva se llaman
cationes y los de carga negativa se llaman aniones. (ej.
Nitrato sódico).
El agua del suelo, junto con los nutrientes disueltos, recibe
el nombre de solución del suelo.
Componentes inorgánicos del
suelo
Los elementos más abundantes de la corteza terrestre
son el oxígeno (O) y el silicio (Si), que representan el
75 % del total. A continuación le siguen el aluminio
(Al), el hierro (Fe), el calcio (Ca), el sodio (Na), el
potasio (K), y el magnesio (Mg).
»Arcillas
»Óxidos e hidróxidos
»Carbonato Cálcico (CaCO3)
»Yeso
Arcillas
Las arcillas. Son silicatos de aluminio hidratados,
con estructura laminar. Existen diferentes tipos de
arcillas: caolinita, mica, montmorillonita,
vermiculita, clorita, etc.
Óxidos e hidróxidos
Compuestos de oxígeno y del grupo OH con
otros elementos. Van normalmente
asociados a las arcillas (óxido de hierro,
cuarzo....
Carbonato cálcico (CaCO3)
Sal derivada del ácido carbónico, de fórmula
CaCO3. Se encuentra en la naturaleza
principalmente en forma de calcita y aragonito.
No se disuelve en agua pura, pero sí en agua
que contenga CO2, como es el caso del agua
del suelo (Mármol, calcita, aragonita...)
Yeso
Mineral común
consistente en sulfato
de calcio hidratado
(CaSO4·2H2O)
Capacidad de intercambio catiónico (CIC)
Definiciones previas
Humus
Humus: materia orgánica en
descomposición que se encuentra
en el suelo y procede de restos
vegetales y animales muertos. La
composición química del humus
varía porque depende de la acción
de organismos vivos del suelo,
como bacterias, protozoos, hongos
y ciertos tipos de escarabajos. El
humus es una materia homogénea,
amorfa, de color oscuro e inodora.
Los productos finales de la
descomposición del humus son
sales minerales, dióxido de
carbono y amoníaco.
Otras definiciones
Solución del suelo. Agua del suelo junto los
nutrientes disueltos en ella.
– Ión. Átomo o grupo de átomos que ha ganado o perdido
electrones.
– Catión. Ión de carga positiva.
– Anión. Ión de carga negativa.
Disociación. Los compuestos químicos de la
solución del suelo se disocian en cationes y aniones.
Por ejemplo, el nitrato sódico (NaNO3) se disocia en
el anión nitrato (NO-) y catión sodio (Na+)
+Na+
(NaNO3) NO-Na-
Complejo arcillo-húmico
Complejo arcilloso-húmico (o Arcilloso-
húmico) Son pequeñas partículas de
humus y arcilla que están en suspensión
en la solución del suelo, que por acción
del calcio se coagulan formando una
masa gelatinosa, formando así el C. A-
H., que determina la fertilidad del suelo.
Tiene carga negativa(CAH-).
Otras definiciones
Adsorción de cationes. El complejo arcillo-húmico tiene carga negativa,
por lo que atrae y retiene cationes (carga +) sobre su superficie.
Los cationes adsorbidos se encuentran en un intercambio continuo y
rápido con los cationes libres de la solución del suelo.
Cationes adsorbidos: calcio (Ca++), magnesio (Mg++), potasio (K+), sodio
(Na+), amonio (NH3
+), hidrógeno (H+)
Capacidad de intercambio
catiónico (CIC)
Es la suma total de los cationes
adsorbidos por el Complejo Arcillo-
Húmico, que pueden ser intercambiados
por otros cationes de la solución del
suelo.
Se expresa en meq/100 g. de suelo
CIC
Capacidad de intercambio
catiónico
La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es la capacidad que
tiene un suelo para retener y liberar iones positivos, merced a su
contenido en arcillas. Éstas están cargadas negativamente, por lo que
suelos con mayores concentraciones de arcillas exhiben capacidades
de intercambio catiónico mayores.
La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es una medida de un
material (coloide) para retener cationes intercambiables.
También puede ser definida como las cargas negativas por unidad de
cantidad de coloide que es neutralizada por cationes de intercambio.
Un catión es un ión que tiene carga eléctrica positiva mientras que el
coloide tiene carga negativa.
La capacidad de intercambio generalmente se expresa en
términos de miligramos equivalentes de hidrógeno por 100 g de
coloide, cuya denominación abreviada es mili equivalente por 100
gramos o meq/100 g. Por definición, se convierte en el peso de un
elemento que desplaza un peso atómico de hidrógeno
COLOIDE
Peso equivalente
Un peso equivalente es igual al peso atómico dividido
entre la valencia:
En el laboratorio la CIC se mide en términos de la
suma de las concentraciones en partes por millón
(ppm) de los cationes desplazados, estos valores son
convertidos a meq/100 g de la forma siguiente:
meq/100 g= ppm del catión /(peso equivalente x 10)
El CIC en el suelo
Los cationes de mayor importancia con relación al crecimiento de las
plantas son el calcio (Ca++), magnesio (Mg++), potasio (K+), amonio
(NH4+), sodio (Na+) e hidrógeno (H+). Los primeros cuatro son
nutrientes y se encuentran involucrados directamente con el
crecimiento de las plantas. El sodio y el hidrógeno tienen un
pronunciado efecto en la disponibilidad de los nutrientes y la humedad.
En los suelos ácidos, una gran parte de los cationes son hidrogeno y
aluminio en diversas formas.
También contribuyen a la CIC las clases, cantidades y combinaciones
de los minerales arcillosos y las cantidades de materia orgánica y su
estado de descomposición. Los cationes no son retenidos con las
mismas energías de enlace. Los sitios de intercambio de la materia
orgánica, solo enlazan en forma débil a los cationes. Las arcillas con
gran capacidad de intercambio tienden a enlazar los cationes bivalentes
como el Ca++ y el Mg++, con más energía que el K+. Esta característica
puede afectar la disponibilidad de los nutrientes. Los suelos con arcillas
caolinìticas tienen una menor energía de enlace y, por lo tanto, para un
nivel analítico determinado o un porcentaje de saturación de un
elemento se mostrara una disponibilidad relativa mayor.
Problema
Calcula los meq/100g de los siguientes
resultados obtenidos en laboratorio:
1. 500 ppm de Ca++
2. 600 ppm de Mg++
3. 800 ppm de K+
4. 25 ppm de H+
5. 500 ppm de Na+
SOLUCIÓN
1. 500 ppm Ca /((40,08/2)x10)=2,49 meq Ca/100 gr coloide
2. 600 ppm Mg /((24,31/2) x10)=4,94 meq Mg/100 gr coloide
3. 800 ppm K /((39,10/1) x10)=2,05 meq K/100 gr coloide
4. 25 ppm H /((1/1) x10)=2,5 meq H/100 gr coloide
5. 500 ppm Na /((22.99/1) x10)=2,17 meq Na/100 gr coloide
Problema
Calcula los gr que tienen...
1. 800 meq de Ca++
2. 300 meq de Mg++
3. 900 meq de K+
4. 250 meq de H+
5. 700 meq de Na+
SOLUCIÓN
1. 800 meq de Ca++ x (40,08/2) gr Ca/1Eq Ca x 1Eq/1.000 meq
=10,69 gr Ca
2. 300 meq de Mg++ x (24,31/2) gr Mg/1 Eq Mg x 1Eq/1.000
meq=3,64 gr Mg
3. 900 meq de K+ x (39,1/1) gr K/1 Eq K x 1Eq/1.000 meq= 35,19 gr
K
4. 250 meq de H+ x (1 gr H/1 Eq H x 1Eq/1.000 meq= 0,25 gr H
5. 700 meq de Na+ (22,29 gr Na/1 Eq Na x 1Eq/1.000 meq= 15,60
gr Na
Problema
Una parcela de 0,68Ha contiene 7 meq de K
intercambiable por cada 100 gr de suelo seco. Calcular
los Kg de K intercambiable de la parcela, en una capa
de 18 cm de espesor, sabiendo que la densidad
aparente del suelo seco es de 1.450kg/m3
SOLUCIÓN
1. Superficie parcela: 0,68 Ha x 10.000m2/1Ha= 6.800 m2
2. Vol parcela: 0,18 m x 6.800 m2= 1.224 m3
3. Peso parcela: 1.224 m3 x 1.450kg/1m3= 1.774.800 kg suelo
4. ¿meq K?: 1.774.800 kg suelo x 7meq K/100 g x 1.000 g/1 kg= 124.236 meq K
5. 124.236 meq K x 39,1 gr/1EqK x1EqK/1000meq K =4.857,6 gr K
6. ¿Kg K: 4.857,6 gr K x 1kg/1.000 gr = 4,86 kg de K
Problema
Un suelo tiene una densidad aparente de 1.250
kg/m3, la porosidad es del 35,10%. ¿cuál es su
densidad real?. ¿Cuanto pesarán 2 camiones
de 13m3 de este suelo?
Si
da= 1.300 kg/m3
Porosidad= 18,10%
Si
Porosidad= (dr-da)/da x100
SOLUCIÓN
35,10=(dr-1250)/1250x100=
1250x0,3510+1250=dr=1.688,75 kg/m3
2 camiones x 13m3 x 1250kg/m3=32.500 kg
Problema
Un suelo de un volumen de 2,3M3
tiene un peso de 3.600 Kg, una vez
eliminado el aire el volumen es de 1,9
m3. Calcular dr,da y porosidad
SOLUCIÓN
da=3.600kg/2,3m3= 1.565,22 kg/m3
dr=3.600kg/1,9m3=1.894,34 kg/m3
Porosidad
(1894,34-1565,22)/1565 x100= 21,03%
Problema
Un suelo tiene una densidad aparente de 1.300
kg/m3, la porosidad es del 18,10%. ¿cuál es su
densidad real?. ¿Cuanto pesarán 5 camiones
de 15m3 de este suelo?
Si
da= 1.300 kg/m3
Porosidad= 18,10%
Si
Porosidad= (dr-da)/da x100
SOLUCIÓN
18,10=(dr-1300)/1300x100=
1300x0,181+1300=dr=1.534 kg/m3
5 camiones x 15m3 x 1300kg/m3=97.500 kg
Composición biológica del suelo
Microorganismos Macroorganismos
La Materia Organica (MO)
LOS ORGANISMOS DEL
SUELO
El suelo es un medio muy favorable para
la vida y en él se desarrolla una multitud
de seres, que se pueden clasificar en
dos grupos principales:
Macroorganismos
Microorganismos.
Tanto unos como otros pertenecen a los
reinos animal y vegetal
Macroorganismos del suelo.
Los macroorganismos animales que viven en el suelo (pequeños mamíferos,
insectos, lombrices, etc.) influyen en las transformaciones químicas del mismo,
bien directamente en sus procesos digestivos o indirectamente por su acción
sobre los microorganismos.
Los pequeños mamíferos pulverizan y transfieren cantidades considerables de
suelo. Sus galerías favorecen la aireación y el drenaje del suelo.
Los insectos, arácnidos, caracoles, etc., se alimentan de tejidos vegetales más
o menos descompuestos, con lo cual se inicia un proceso de transformación de
la materia orgánica, que posteriormente continúan los microorganismos.
Las lombrices de tierra merecen una mención especial por su importante
actividad, que depende, sobre todo, de su número. Proliferan en suelos
húmedos de textura fina (mejor que en los secos y arenosos) con un buen
contenido de materia orgánica, que les sirve de alimento. Una hectárea de
suelo de pradera puede contener una tonelada de lombrices. A través de su
aparato digestivo pasa la materia orgánica más o menos descompuesta,
juntamente con gran cantidad de tierra fina. que posteriormente expulsan, con
lo cual esos residuos, sometidos a la acción de los enzimas digestivos, son
mucho más ricos que la materia original. Por otra parte, excavan una infinidad
de galerías que sirven para airear y drenar el suelo, a la vez que transportan
gran cantidad de tierra desde las capas inferiores del suelo hacia las capas
superiores
Video lombrices
Macroorganismos vegetales
En cuanto a macroorganismos vegetales, las
raíces de las plantas excretan sustancias
ácidas que actúan como disolventes
eficaces, transformando algunos materiales
insolubles en solubles y asimilables. En la
zona del suelo que rodean las raíces
(rizosfera) proliferan de un modo especial los
microorganismos, con lo cual en esa zona se
activan los procesos bioquímicos. Las raíces
cuando mueren aportan al suelo una gran
cantidad de materia orgánica.
Rizosfera
Microorganismos del suelo.
La población microbiana del suelo es muy abundante y varía según las condiciones del medio y la cantidad de
alimento disponible. En un medio idóneo se estima que al cabo de un año se pueden formar de tres a
seis toneladas de cuerpos microbianos en una hectárea de suelo. Los factores que influyen más
decisivamente en las variaciones de la población microbiana son: la constitución física del suelo, la
acidez. la profundidad. la temperatura y la humedad.
En el suelo abundan los microorganismos pertenecientes al reino animal. Su papel no es bien conocido,
aunque quizá sea importante. sobre todo en el caso de las amebas, que consumen una gran cantidad de
bacterias levaduras y hongos.
Otros microorganismos pertenecen a los grupos de algas, hongos actinomicetos, levaduras y
bacterias.
La misión de las algas en el suelo no es bien conocida. Predominan sobre otros microorganismos en
medios extremos, como son los helados o tórridos, en donde forman verdaderas costras que protegen al
suelo contra la evaporación y la erosión. Algunas algas pueden fijar el nitrógeno atmosférico.
Los hongos del suelo están dotados de un sistema enzimático muy activo, que les permite degradar
compuestos orgánicos muy resistentes, tales como celulosa y lignina. No pueden fijar el nitrógeno
atmosférico, pero tienen una gran capacidad para transformar la materia orgánica. Algunos hongos
exudan sustancias antibióticas Los actinomicetos, abundantes en suelos ricos en son particularmente
aptos para degradar sustancias de difícil descomposición. Producen vitaminas y antibióticos
Las bacterias constituyen el grupo más numeroso y más importante de los microorganismos del suelo.
Su número depende de las condiciones del medio y de la abundancia de alimentos, encontrándose la
mayor proporción en las capas superficiales. El espesor arable de una hectárea de tierra cultivada puede
contener entre 400 y 600 kilogramos de tejido bacteriano. Algunas bacterias producen esporas cuando
las condiciones son desfavorables Su temperatura óptima se sitúa entre 20 y 38° C. Participan en un gran
número de transformaciones bioquímicas. Algunas en vida libre y otras en simbiosis con otros
organismos son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico
Gran cantidad de microorganismos
(106-109 bacterias/gr)
La mayoría
heterotróficos,descomponedores de
carbohidratos
Organismo AUTÓCTONO: Microorganismos capaces de utilizar compuestos
húmicos recalcitrantes
Organismos ZIMÓGENOS u OPORTUNISTAS: también son del suelo pero no
utilizan compuestos húmicos sino sustratos fácilmente utilizables (Pseudomonas,
Bacillus, Penicillium, Aspergillus, Mucor).
COMUNIDADES MICROBIANAS
DEL SUELO
Ameba
LOS PROTOZOOS
LAS ALGAS
Se encuentran en la superficie o en los
primeros milímetros (luz), con humedad.
Se pueden encontrar hasta 106 células/g.
Grupos más frecuentes:
clorofitas,euglenofitas, crisofitas. Y rodofitas
Tamaño pequeño y diversidad baja en comparación con la de los ambientes
acuáticos.
No demasiado abundantes (104-105 organismos/g).
En los primeros 10-15 cm del suelo.
Importantes depredadores de bacterias y algas del suelo, son predominantemente
biflagelados.
Géneros más comunes: Heteromita, Oikomonas, Cercomonas (flagelados), Colpoda
(ciliado), Acanthamoeba, Naegleria (rizópodos ameboides) etc.
Algas
ACTINOMICETOS
EL SUELO- B
Pueden ser un porcentaje muy alto de la población bacteriana (10-30%).
Los géneros más abundantes son: Streptomyces y Nocardia. Otros géneros como Micromonospora,
Actinomyces, etc., se encuentran en mucha menor cantidad.
Formadores de compuestos húmicos a partir de celulosa
Resistentes a la desecación.
Crecen sobres suelos alcalinos o neutros
Importantes productores de antibióticos
Responsables del olor a tierra mojada.
Streptomyces
Nocardia
Son muy abundantes en suelos de bosque
Activos descomponedores de residuos
vegetales.
Los géneros más respresentativos son:
Myxococcus, Cytophaga, Chrondococcus,
Archangium y Polyamgium.
Myxococcus
MIXOBACTERIAS
LOS HONGOS
EL SUELO- H
Tan importantes en lo suelos como las bacterias (105-106/gr suelo seco), constituyen una
altísima proporción de la biomasa edáfica.
Papel esencial en la descomposición de los residuos vegetales, especialmente de sustancias
recalcitrantes y en la formación de compuestos húmicos a partir de lignina
Aparecen como organismos de vida libre o en asociación con raíces (micorrizas).
Principalmente en los 10 primeros cm del suelo, no llegan a más de 30 cm de profundidad.
Prefieren suelos bien aireados.
Los géneros filamentosos más frecuentes son hongos imperfectos: Aspergillus, Geotrichum,
Penicillium, Trichoderma, Botrytis, pero también se encuentran numerosos ascomicetos y
basidiomicetos.
Aspergillus
Penicillium
LAS LEVADURAS
Muy comunes también en el suelo
Géneros más frecuentes: la mayoría son también hongos imperfectos o Deuteromicetos
(Candida, Rhodotorula y Cryptococcus).
Algunas especies de los géneros Lipomyces, Schwanniomyces, Kluyveromyces,
Schizoblastoporion, Hansenula, Candida y Cryptococcus han sido aisladas únicamente del
suelo.
Candida
La mayoría de los hongos del suelo son oportunistas (zimógenos).
Muchos metabolizan carbohidratos, pero son pocos los que degradan lignina.
El letargo es una condición muy común en los hongos. Forman estructuras
especializadas: Esporangiosporas, conidios, oosporas, ascosporas, basidiosporas,
clamidosporas y esclerocios.
En el suelo existe un efecto inhibidor de la germinación de las esporas fúngicas
llamado FUNGISTASIS y que parece estar asociado a la actividad bacteriana.
Hongos
Son los organismos más numerosos del suelo (106-109 viables/gr)
Principales responsables del reciclado de nutrientes y fijadores de N2
Muy diversos taxonómicamente y fisiológicamente (aerobios obligados, microaerófilos,
anaerobios, etc.).
Las características particulares de cada suelo determinan el tipo de
microorganismos que viven allí.
Aunque dominan las bacterias G-, en relación a otros hábitat hay mayor proporción de G+.
Los géneros más comunes incluyen:
Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Brevibacterium,
Caulobacter, Cellulomonas, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus,
Mycobacterium, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus, Xanthomonas.
LAS BACTERIAS
CIANOBACTERIAS
EL SUELO- B
Contribuyen a la estabilización del suelo al formar costras en los suelos
desnudos.
Fijadoras de C y N, solas o en asociaciones
Principales géneros en el suelo: Anabaena, Calothirx, Chroococcus,
Cylindrospermun, Lyngbya, Microcoleus, Nodularia, Nostoc, Oscillatoria,
Phormidium, Plectonema, Schizothrix, Scytonema y Tolypothrix.
OTRAS BACTERIAS FIJADORAS DE N2
Azotobacter, heterótrofo de vida libre.
Algunos Clostridium del suelo.
Rhizobium y Bradhyrhizobium en los
nódulos de las raíces.
Azotobacter
Nutrición de los
microorganismos.
La nutrición consiste en un intercambio de materia y energía entre los
seres vivos y el medio que les rodea. Las sustancias que los seres
vivos tornan del ambiente para la síntesis de sus materiales celulares y
para la generación de energía se llaman nutrientes.
Las formas de nutrición de los microorganismos se diferencian por:
– La naturaleza de la fuente de energía. Los que utilizan la luz se llaman
fototrofos y los que utilizan una fuente de energía química se llaman
quimiotrofos.
– La fuente principal de carbono. Los microorganismos que utilizan el dióxido
de carbono (C02) como fuente principal de carbono se llaman autotrojos,
mientras que aquellos otros que necesitan una fuente orgánica de carbono
se llaman heterotrofos.
La transformación del CO2 (la forma más oxidada del carbono) en materia
orgánica de la célula es un proceso de reducción que requiere una
aportación importante de energía. Esta aportación proviene de la luz o
de la energía química producida al oxidarse algunos compuestos
inorgánicos reducidos.
Fases de la nutrición
Con arreglo a estos criterios se pueden considerar cuatro fases de nutrición en
los microorganismos:
– Fotoautotrofos. Utilizan la luz corno fuente de energía y el como fuente
principal de carbono. Pertenecen a este grupo las algas y algunas bacterias.
– Quimioautótrofos. Utilizan como fuente de energía química la oxidación de
compuestos orgánicos reducidos (NH3, NH2 , S, H2S, etc.) y como fuente
principal de carbono el CO2. A este grupo pertenecen algunas bacterias.
– Fotoheterótrofos. Como fuente de energía utilizan la luz, y como fuente
principal de carbono utilizan la materia orgánica. A este grupo pertenecen
algunas bacterias rojas y verdes.
– Quimioheterotrofos. Como fuente de energía utilizan la energía química, y
como fuente principal de carbono utilizan compuestos orgánicos.
Normalmente, estos microorganismos obtienen de un compuesto orgánico
tanto la energía como la fuente de carbono. En este grupo se incluyen los
actinomicetos, los hongos y la mayoría de las bacterias
Los microorganismos del suelo toman de éste los elementos nutritivos que
necesitan para vivir y multiplicarse; absorben estos elementos antes que las
plantas cultivadas. puesto que su capacidad de absorción es mayor. Por este
motivo. en las ocasiones que proliferan grandemente los microorganismos
(abonados en verde, enterrado de pajas, etc.) es preciso aportar mayor
cantidad de abonos. con el fin de que el alimento que sobre a los
microorganismos sea suficiente para el cultivo.
El oxígeno en la nutrición.
Muchos microorganismos cubren sus necesidades energéticas
mediante el oxígeno molecular (02) , que actúa como agente
oxidante terminal. Desde este punto de vista. los
microorganismos se clasifican de la siguiente forma:
Aerobios: Dependen del O2 para cubrir sus necesidades
energéticas.
Anaerobios facultativos. Utilizan O2 cuando está disponible
pero pueden vivir en ausencia del mismo.
Anaerobios. Obtienen la energía mediante reacciones que no
implican la utilización de O2 .Se dividen en dos grupos:
– Anaerobios estrictos, para los cuales el O2 es una sustancia
tóxica les mata o inhibe su crecimiento.
– Anaerobios tolerantes. En presencia de O2 no mueren ni se
inhibe su crecimiento
Transformaciones microbianas
del N en el suelo (1)
El nitrógeno se encuentra en el suelo bajo las formas orgánica y mineral. La
mayor parte está contenido en la materia orgánica del suelo, pero bajo
esta forma no puede ser asimilado por las plantas, sino que debe
transformarse previamente en nitrógeno mineral mediante la acción de
diversos microorganismos. La transformación del nitrógeno orgánico en
mineral recibe el nombre de mineralización Y abarca los siguientes
procesos:
– Aminificación. Diversos microorganismos heterotrofos (bacterias y hongos),
en ambiente aerobio, transforman las proteínas en aminas y aminoácidos.
– -Amonificación, Otros microorganismos heterótrofos transforman las aminas
y aminoácidos en compuestos amoniacales.
– -Nitrificación. Los compuestos amoniacales son oxidados por
microorganismos autótrofos fundamentalmente. El proceso se realiza en dos
fases:
• 1) Algunas bacterias representadas por el género Nitrosomonas oxidan el ión
amonio (NH4)+ a ión nitrito (NO2
-)
• 2) Otro grupo de bacterias, entre las que se encuentra el género Nitrobacter,
oxidan el ión nitrito (NO2
-)a ión nitrato (NO3
-)
Las formas amoniacales y nítricas pueden ser utilizadas por los
microorganismos descomponedores de la materia orgánica
proceso que recibe el nombre de reorganización o
inmovilización del nitrógeno ya que el nitrógeno mineral del
suelo pasa nuevamente a nitrógeno orgánico formando parte
del cuerpo de estos microorganismos. Cuando los
microorganismos mueren, el nitrógeno se incorpora al suelo
como materia orgánica.
La desnitrificacion es un proceso opuesto a la nitrificación,
mediante el cual microorganismos anaerobios reducen el
nitrato a nitrito y éste a productos gaseosos (N2,N2O,O2, NO)
que se pierden en la atmósfera. La humedad contenida en el
suelo influye más que cualquier otro factor en el proceso de
desnitrificación, aunque no por el nivel de agua presente
sino porque limita la aireación.
Transformaciones microbianas
del N en el suelo (2)
Fijación biológica del N
La fijación biológica del nitrógeno atmosférico está realizada por
microorganismos de vida libre (fijación no simbiótica) y por bacterias
que viven asociadas a plantas superiores (fijación simbiótica).
Los microorganismos responsables de la fijación no simbiótica son:
– Bacterias aerobias (Azotobacter, Beijerinckia, Bacillus polymyxa) y
anaerobios (Clostridium).
– Microorganismos fotosintéticos, tales como las algas cianofíceas
(Anabaena, Nostoc), y algunas bacterias anaerobias.
Los agentes más significativos de la fijación simbiótica son las bacterias
del género Rhizobium. que se desarrollan en unos nódulos
producidos en las raíces de estas plantas. La bacteria contiene los
enzimas para la fijación del nitrógeno y la planta hospedadora
suministra la energía y otros nutrientes. Otras asociaciones
simbióticas de este tipo se producen: entre actinomicetos del género
Frankia con plantas no leguminosas (Alnus), entre ciertas algas
cianofíceas (Anabaena) con helechos acuáticos y entre ciertas
bacterias (Azospirillum) con algunas gramíneas tropicales
Transformaciones microbianas
del fósforo.
En orden de importancia, el fósforo ocupa el segundo lugar (después del
nitrógeno) entre los elementos nutritivos minerales absorbidos por las
plantas y los microorganismos.
El fósforo se encuentra en el suelo bajo las formas orgánica y mineral. Los
microorganismos actúan sobre ambas formas de la siguiente manera:
Los compuestos minerales insolubles, que no pueden ser
absorbidos por las plantas, son transformados en compuestos
solubles que sí pueden ser absorbidos.
Transforman el fósforo orgánico inasimilable en fósforo mineral
asimilable (mineralización).
Transforman el fósforo mineral en fósforo orgánico (inmovilización).
Este proceso se realiza cuando los microorganismos toman el
fósforo del suelo para formar sus propios cuerpos.
Algunas especies de bacterias Y hongos (Pseudomonas. Micrococcus,
Penicilium. Aspergillus), que viven en medios con materiales insolubles de
fósforo como única fuente de este elemento, producen ácidos que
transforman el fosfato tricálcico en fosfatos monocálcico y bicálcico.
poniendo éstos a disposición de las plantas.
La mineralización del fósforo orgánico se efectúa por especies de bacterias y
hongos
Transformaciones microbiológicas
del potasio.
El potasio se encuentra en el suelo bajo las formas
orgánicas y mineral. La acción de los microorganismos no
es primordial para la mineralización del potasio orgánico,
puesto que este elemento no está fuertemente unido en sus
combinaciones orgánicas. Solamente una tercera parte del
potasio orgánico requiere la acción de los microorganismos
para ser solubilizado; la parte restante se solubiliza en agua
inmediatamente.
Ciertos compuestos minerales de potasio son atacados por
microorganismos que asimilan el potasio contenido en ellos.
La inmovilización de este potasio ocurre rápidamente; pero,
aún con un exceso de materia orgánica. no parece que
existe una competencia seria por este elemento entre los
microorganismos y las plantas
Transformaciones microbiológicas
del azufre.
Al igual que ocurre con el nitrógeno, la mayor parte del azufre contenido en el suelo
está bajo formas orgánicas, y éstas sólo pueden ser transformadas en asimilables
por la acción de los microorganismos.
Los procesos de mineralización e inmovilización son análogos a los ocurridos en el
nitrógeno. En condiciones de aireación normal, el azufre orgánico pasa al sulfato,
bajo cuya forma es asimilado por las plantas. La cantidad de azufre mineralizado
cada año es similar a la de nitrógeno, o sea, del 1 al 3 por 100 del total contenido en
los suelos de nuestras latitudes.
La actividad de los microorganismos se incrementa notablemente en los suelos ricos
en materia orgánica. La relación carbono/azufre (C/S) tiene una gran importancia en
los procesos de mineralización e inmovilización. La inmovilización predomina
cuando el azufre es escaso con relación al carbono cuando el azufre está en exceso
predomina la mineralización y se libera azufre mineral. La proporción C/S crítica se
sitúa alrededor de SO/l.
El azufre inorgánico del suelo es oxidado a formas asimilables por diversos
microorganismos, entre los que predominan las bacterias quimioautótrofas del
género Tiobacillus y otras bacterias y hongos heterótrofos. La actividad de estos
microorganismos es tan grande que la aplicación de azufre a un suelo equivale a la
incorporación de ácido sulfúrico. Este ácido sulfúrico formado reacciona con algunas
sustancias insolubles haciéndolas solubles, por lo que se lleva a efecto una
movilización general de sustancias nutritivas. Por otra parte, el ácido sulfúrico eleva
la acidez del suelo y de ahí se deduce la acción acidificadora de los abonos que
contienen azufre.
Micorrizas
Las micorrizas son asociaciones simbióticas que se desarrollan entre ciertos
hongos microscópicos del suelo y las raíces de la mayoría de las plantas
superiores. La planta transfiere al hongo carbohidratos, proteínas y vitaminas,
mientras que el hongo desarrolla un sistema muy eficaz para captar ciertos
nutrientes minerales (especialmente fosfatos) y traspasarlos a la planta
hospedadora
Las micorrizas se clasifican en dos grupos:
Ectomicorrizas. El hongo se desarrolla exteriormente formando una especie
de manto que rodea a la raíz. Algunas hifas del hongo penetran en el interior
y forman una red entre las células de la corteza de la raíz, pero no penetran
en el interior de esas células. Este tipo de micorrizas afecta
aproximadamente a un 3 por 100 de las fanerógamas. la mayor parte de ellas
especies forestales, tales como pino, abeto, haya, roble, eucalipto, encina.
etc.
Endomicorrizas. Las hifas del hongo se desarrollan en el exterior y en el
interior de la raíz. Las primeras no forman manto alrededor de la raíz y las
segundas se extienden entre las células y dentro de las células corticales.
Las micorrizas más extendidas de este grupo son las denominadas vesículo-
arbusculares (VA) debido a que las hifas interiores toman formas
redondeadas (vesículas) y ramificadas (arbúsculos). Estas micorrizas se
encuentran en todos los continentes (salvo en la Antártida) y afectan a la
mayoría de las plantas superiores.
Micorrizas (2)
Las micorrizas VA favorecen la absorción de ciertos nutrientes por las plantas
hospedadoras, especialmente en suelos de fertilidad media a baja. El fósforo es el
principal nutriente implicado en el proceso. estimándose que las raíces micorrizadas
absorben fosfatos con una eficiencia cuatro veces superior a las raíces sin
micorrizar. La mayor parte del fósforo contenido en el suelo está bajo forma
insoluble no asimilable por la planta. Por otra parte, se sabe que los iones fosfato
son absorbidos por la planta a un ritmo superior al desplazamiento de estos iones en
el suelo, lo que origina una zona de agotamiento de dichos iones en las
proximidades de los pelos radicales. Las micorrizas proporcionan a la planta una
superficie de absorción adicional, ya que las hifas del hongo se extienden varios
centímetros por el exterior de la raíz llegando más allá de la zona de agotamiento
que rodea a las raíces. Las hifas exteriores del hongo absorben iones fosfato, que
son transferidos a la planta hospedadora a través del micelio interno. La
transferencia de carbohidratos desde la planta hacia el hongo se realiza en sentido
inverso, llegando hasta las hifas exteriores.
Las plantas que responden mejor a la micorrización son las que tienen grandes
necesidades de fósforo (Ieguminosas) y aquellas otras que tienen un sistema radical
pobre (cebolla. patata).
Se ha puesto de manifiesto. mediante experiencias, la existencia de interacciones
positivas entre las micorrizas y otros microorganismos del suelo tales corno
Azotobacter, Rhizobium y las bacterias solubilizadoras de fosfatos. Cabe señalar la
influen ia negativa que tienen los pesticidas sobre la micorrizacion
LA MATERIA ORGANICA DEL
SUELO
La MO del suelo
La materia orgánica del suelo está constituida por
aquellas sustancias de origen animal o vegetal que
se acumulan en el suelo o se incorporan a él. Las
sustancias de origen animal están formadas por
restos de animales y sus deyecciones las cuales se
transforman rápidamente en el suelo sin dejar
productos duraderos. Las sustancias origen vegetal
proceden de los residuos de plantas superiores
(raíces y partes aéreas) y de los cuerpos sin vida de
la microflora del suelo (bacterias, hongos y algas)
Descomposición de la MO
Sobre la materia orgánica del suelo actúan una infinidad de microorganismos que la
descomponen y transforman en otras materias. Esta transformación se realiza
mediante dos procesos distintos:
• -Mineralización. Los residuos orgánicos se descomponen completamente
y se transforman con rapidez en sustanciasminerales (agua, dióxido de
carbono, nitratos, etc.).
• -Humificación. Los residuos orgánicos se transforman en primer lugar en
otra materia orgánica muy descompuesta y de naturaleza coloidal, llamada
humus. Con posterioridad el humus se transforma lentamente en
sustancias minerales
La mayor parte de los residuos animales se mineralizan sin pasar por el estado de
humus. Por este motivo; y porque son muy escasos en comparación con los
restos vegetales, tienen escasa importancia.
La materia orgánica se descompone con mayor o menor rapidez, según la
composición del material original. El almidón la celulosa y las proteínas sencillas
se descomponen rápidamente, mientras que las ligninas, ceras, taninos, resinas y
grasas son bastante resistentes al ataque microbiano y se descomponen con
lentitud, constituyendo la base del humus.
Factores que influyen en la
descomposición de MO
La edad de la planta. Las plantas jóvenes contienen una gran cantidad de sustancias
hidrosolubles, fácilmente descomponibles: a medida que avanza su ciclo vegetativo
disminuyen estos compuestos y aumenta el contenido de sustancias resistentes a la
descomposición.
La Temperatura. La descomposición de la materia orgánica es más rápida en climas cálidos,
debido a que los microorganismos desintegradores proliferan con mayor rapidez con
temperaturas altas. Como consecuencia de ello, en climas fríos la materia orgánica se
acumula en el suelo debido a la lentitud de su descomposición
La humedad. En regiones de precipitaciones intensas la materia orgánica se descompone
con mayor lentitud que en regiones áridas. debido a que en aquellas suelen predominar unas
condiciones de acidez del sucio menos aptas para el desarrollo microbiano. Por y porque las
regiones húmedas tienen una vegetación más rica. se acumula mayor cantidad de materia
orgánica en las regiones húmedas que en las áridas.
La Topografía. La topografía del terreno tiene un notable efecto sobre el contenido de
materia orgánica. Los suelos de pendiente fuerte sufren mayor escorrentía y tienen menos
agua disponible para las plantas, lo que origina un crecimiento reducido de las mismas.
Como consecuencia de ello, estos suelos, a igualdad de otras condiciones, contienen menos
materia orgánica que los suelos de menor pendiente. Además en aquellos una parte de la
materia orgánica producida se pierde por erosión.
El contenido de Nitrógeno en el material original. Los residuos ricos en nitrógeno se
descomponen con mayor rapidez que aquellos otros con menor contenido, debido a que los
microorganismos necesitan este elemento para sintetizar sus proteínas.
El contenido de calcio en el suelo. Los suelos ricos en calcio favorecen la descomposición
de la materia orgánica
MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO
Síntesis de compuestos
Húmicos coloidales
Restos vegetales,
animales, microbianos
MINERALIZACIÓN
Más o menos rápida
MINERALIZACIÓN
Más o menos rápida
NH3; CO2; PO4
3+
MINERALIZACIÓN
lenta
DESHUMIFICACIÓN
MINERALIZACIÓN
lenta
DESHUMIFICACIÓN
Monómeros intermediarios
HUMIFICACIÓN
Repolimerización
HUMIFICACIÓN
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Propiedades químicas y bioloógicas del suelo

  • 1. PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO Los elementos químicos en el suelo Capacidad de intercambio catiónico El pH suelo Conductividad eléctrica
  • 2. Los elementos químicos en el suelo Situación de los elementos químicos en el suelo. Los elementos químicos del suelo pueden estar contenidos en: La fase sólida. Formando parte de la estructura de los minerales o incluidos en compuestos orgánicos. La fase líquida. Contenidos en el agua del suelo. Por lo general, las moléculas están total o parcialmente disociadas en iones: los de carga positiva se llaman cationes y los de carga negativa se llaman aniones. (ej. Nitrato sódico). El agua del suelo, junto con los nutrientes disueltos, recibe el nombre de solución del suelo.
  • 3. Componentes inorgánicos del suelo Los elementos más abundantes de la corteza terrestre son el oxígeno (O) y el silicio (Si), que representan el 75 % del total. A continuación le siguen el aluminio (Al), el hierro (Fe), el calcio (Ca), el sodio (Na), el potasio (K), y el magnesio (Mg). »Arcillas »Óxidos e hidróxidos »Carbonato Cálcico (CaCO3) »Yeso
  • 4. Arcillas Las arcillas. Son silicatos de aluminio hidratados, con estructura laminar. Existen diferentes tipos de arcillas: caolinita, mica, montmorillonita, vermiculita, clorita, etc.
  • 5. Óxidos e hidróxidos Compuestos de oxígeno y del grupo OH con otros elementos. Van normalmente asociados a las arcillas (óxido de hierro, cuarzo....
  • 6. Carbonato cálcico (CaCO3) Sal derivada del ácido carbónico, de fórmula CaCO3. Se encuentra en la naturaleza principalmente en forma de calcita y aragonito. No se disuelve en agua pura, pero sí en agua que contenga CO2, como es el caso del agua del suelo (Mármol, calcita, aragonita...)
  • 7. Yeso Mineral común consistente en sulfato de calcio hidratado (CaSO4·2H2O)
  • 8. Capacidad de intercambio catiónico (CIC) Definiciones previas
  • 9. Humus Humus: materia orgánica en descomposición que se encuentra en el suelo y procede de restos vegetales y animales muertos. La composición química del humus varía porque depende de la acción de organismos vivos del suelo, como bacterias, protozoos, hongos y ciertos tipos de escarabajos. El humus es una materia homogénea, amorfa, de color oscuro e inodora. Los productos finales de la descomposición del humus son sales minerales, dióxido de carbono y amoníaco.
  • 10. Otras definiciones Solución del suelo. Agua del suelo junto los nutrientes disueltos en ella. – Ión. Átomo o grupo de átomos que ha ganado o perdido electrones. – Catión. Ión de carga positiva. – Anión. Ión de carga negativa. Disociación. Los compuestos químicos de la solución del suelo se disocian en cationes y aniones. Por ejemplo, el nitrato sódico (NaNO3) se disocia en el anión nitrato (NO-) y catión sodio (Na+) +Na+ (NaNO3) NO-Na-
  • 11. Complejo arcillo-húmico Complejo arcilloso-húmico (o Arcilloso- húmico) Son pequeñas partículas de humus y arcilla que están en suspensión en la solución del suelo, que por acción del calcio se coagulan formando una masa gelatinosa, formando así el C. A- H., que determina la fertilidad del suelo. Tiene carga negativa(CAH-).
  • 12. Otras definiciones Adsorción de cationes. El complejo arcillo-húmico tiene carga negativa, por lo que atrae y retiene cationes (carga +) sobre su superficie. Los cationes adsorbidos se encuentran en un intercambio continuo y rápido con los cationes libres de la solución del suelo. Cationes adsorbidos: calcio (Ca++), magnesio (Mg++), potasio (K+), sodio (Na+), amonio (NH3 +), hidrógeno (H+)
  • 13. Capacidad de intercambio catiónico (CIC) Es la suma total de los cationes adsorbidos por el Complejo Arcillo- Húmico, que pueden ser intercambiados por otros cationes de la solución del suelo. Se expresa en meq/100 g. de suelo CIC
  • 14. Capacidad de intercambio catiónico La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es la capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos, merced a su contenido en arcillas. Éstas están cargadas negativamente, por lo que suelos con mayores concentraciones de arcillas exhiben capacidades de intercambio catiónico mayores. La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es una medida de un material (coloide) para retener cationes intercambiables. También puede ser definida como las cargas negativas por unidad de cantidad de coloide que es neutralizada por cationes de intercambio. Un catión es un ión que tiene carga eléctrica positiva mientras que el coloide tiene carga negativa. La capacidad de intercambio generalmente se expresa en términos de miligramos equivalentes de hidrógeno por 100 g de coloide, cuya denominación abreviada es mili equivalente por 100 gramos o meq/100 g. Por definición, se convierte en el peso de un elemento que desplaza un peso atómico de hidrógeno COLOIDE
  • 15. Peso equivalente Un peso equivalente es igual al peso atómico dividido entre la valencia: En el laboratorio la CIC se mide en términos de la suma de las concentraciones en partes por millón (ppm) de los cationes desplazados, estos valores son convertidos a meq/100 g de la forma siguiente: meq/100 g= ppm del catión /(peso equivalente x 10)
  • 16.
  • 17.
  • 18.
  • 19.
  • 20. El CIC en el suelo Los cationes de mayor importancia con relación al crecimiento de las plantas son el calcio (Ca++), magnesio (Mg++), potasio (K+), amonio (NH4+), sodio (Na+) e hidrógeno (H+). Los primeros cuatro son nutrientes y se encuentran involucrados directamente con el crecimiento de las plantas. El sodio y el hidrógeno tienen un pronunciado efecto en la disponibilidad de los nutrientes y la humedad. En los suelos ácidos, una gran parte de los cationes son hidrogeno y aluminio en diversas formas. También contribuyen a la CIC las clases, cantidades y combinaciones de los minerales arcillosos y las cantidades de materia orgánica y su estado de descomposición. Los cationes no son retenidos con las mismas energías de enlace. Los sitios de intercambio de la materia orgánica, solo enlazan en forma débil a los cationes. Las arcillas con gran capacidad de intercambio tienden a enlazar los cationes bivalentes como el Ca++ y el Mg++, con más energía que el K+. Esta característica puede afectar la disponibilidad de los nutrientes. Los suelos con arcillas caolinìticas tienen una menor energía de enlace y, por lo tanto, para un nivel analítico determinado o un porcentaje de saturación de un elemento se mostrara una disponibilidad relativa mayor.
  • 21.
  • 22.
  • 23.
  • 24.
  • 25.
  • 26.
  • 27. Problema Calcula los meq/100g de los siguientes resultados obtenidos en laboratorio: 1. 500 ppm de Ca++ 2. 600 ppm de Mg++ 3. 800 ppm de K+ 4. 25 ppm de H+ 5. 500 ppm de Na+
  • 28. SOLUCIÓN 1. 500 ppm Ca /((40,08/2)x10)=2,49 meq Ca/100 gr coloide 2. 600 ppm Mg /((24,31/2) x10)=4,94 meq Mg/100 gr coloide 3. 800 ppm K /((39,10/1) x10)=2,05 meq K/100 gr coloide 4. 25 ppm H /((1/1) x10)=2,5 meq H/100 gr coloide 5. 500 ppm Na /((22.99/1) x10)=2,17 meq Na/100 gr coloide
  • 29. Problema Calcula los gr que tienen... 1. 800 meq de Ca++ 2. 300 meq de Mg++ 3. 900 meq de K+ 4. 250 meq de H+ 5. 700 meq de Na+
  • 30. SOLUCIÓN 1. 800 meq de Ca++ x (40,08/2) gr Ca/1Eq Ca x 1Eq/1.000 meq =10,69 gr Ca 2. 300 meq de Mg++ x (24,31/2) gr Mg/1 Eq Mg x 1Eq/1.000 meq=3,64 gr Mg 3. 900 meq de K+ x (39,1/1) gr K/1 Eq K x 1Eq/1.000 meq= 35,19 gr K 4. 250 meq de H+ x (1 gr H/1 Eq H x 1Eq/1.000 meq= 0,25 gr H 5. 700 meq de Na+ (22,29 gr Na/1 Eq Na x 1Eq/1.000 meq= 15,60 gr Na
  • 31. Problema Una parcela de 0,68Ha contiene 7 meq de K intercambiable por cada 100 gr de suelo seco. Calcular los Kg de K intercambiable de la parcela, en una capa de 18 cm de espesor, sabiendo que la densidad aparente del suelo seco es de 1.450kg/m3 SOLUCIÓN 1. Superficie parcela: 0,68 Ha x 10.000m2/1Ha= 6.800 m2 2. Vol parcela: 0,18 m x 6.800 m2= 1.224 m3 3. Peso parcela: 1.224 m3 x 1.450kg/1m3= 1.774.800 kg suelo 4. ¿meq K?: 1.774.800 kg suelo x 7meq K/100 g x 1.000 g/1 kg= 124.236 meq K 5. 124.236 meq K x 39,1 gr/1EqK x1EqK/1000meq K =4.857,6 gr K 6. ¿Kg K: 4.857,6 gr K x 1kg/1.000 gr = 4,86 kg de K
  • 32. Problema Un suelo tiene una densidad aparente de 1.250 kg/m3, la porosidad es del 35,10%. ¿cuál es su densidad real?. ¿Cuanto pesarán 2 camiones de 13m3 de este suelo? Si da= 1.300 kg/m3 Porosidad= 18,10% Si Porosidad= (dr-da)/da x100 SOLUCIÓN 35,10=(dr-1250)/1250x100= 1250x0,3510+1250=dr=1.688,75 kg/m3 2 camiones x 13m3 x 1250kg/m3=32.500 kg
  • 33. Problema Un suelo de un volumen de 2,3M3 tiene un peso de 3.600 Kg, una vez eliminado el aire el volumen es de 1,9 m3. Calcular dr,da y porosidad SOLUCIÓN da=3.600kg/2,3m3= 1.565,22 kg/m3 dr=3.600kg/1,9m3=1.894,34 kg/m3 Porosidad (1894,34-1565,22)/1565 x100= 21,03%
  • 34. Problema Un suelo tiene una densidad aparente de 1.300 kg/m3, la porosidad es del 18,10%. ¿cuál es su densidad real?. ¿Cuanto pesarán 5 camiones de 15m3 de este suelo? Si da= 1.300 kg/m3 Porosidad= 18,10% Si Porosidad= (dr-da)/da x100 SOLUCIÓN 18,10=(dr-1300)/1300x100= 1300x0,181+1300=dr=1.534 kg/m3 5 camiones x 15m3 x 1300kg/m3=97.500 kg
  • 35. Composición biológica del suelo Microorganismos Macroorganismos La Materia Organica (MO)
  • 36. LOS ORGANISMOS DEL SUELO El suelo es un medio muy favorable para la vida y en él se desarrolla una multitud de seres, que se pueden clasificar en dos grupos principales: Macroorganismos Microorganismos. Tanto unos como otros pertenecen a los reinos animal y vegetal
  • 37. Macroorganismos del suelo. Los macroorganismos animales que viven en el suelo (pequeños mamíferos, insectos, lombrices, etc.) influyen en las transformaciones químicas del mismo, bien directamente en sus procesos digestivos o indirectamente por su acción sobre los microorganismos. Los pequeños mamíferos pulverizan y transfieren cantidades considerables de suelo. Sus galerías favorecen la aireación y el drenaje del suelo. Los insectos, arácnidos, caracoles, etc., se alimentan de tejidos vegetales más o menos descompuestos, con lo cual se inicia un proceso de transformación de la materia orgánica, que posteriormente continúan los microorganismos. Las lombrices de tierra merecen una mención especial por su importante actividad, que depende, sobre todo, de su número. Proliferan en suelos húmedos de textura fina (mejor que en los secos y arenosos) con un buen contenido de materia orgánica, que les sirve de alimento. Una hectárea de suelo de pradera puede contener una tonelada de lombrices. A través de su aparato digestivo pasa la materia orgánica más o menos descompuesta, juntamente con gran cantidad de tierra fina. que posteriormente expulsan, con lo cual esos residuos, sometidos a la acción de los enzimas digestivos, son mucho más ricos que la materia original. Por otra parte, excavan una infinidad de galerías que sirven para airear y drenar el suelo, a la vez que transportan gran cantidad de tierra desde las capas inferiores del suelo hacia las capas superiores
  • 39. Macroorganismos vegetales En cuanto a macroorganismos vegetales, las raíces de las plantas excretan sustancias ácidas que actúan como disolventes eficaces, transformando algunos materiales insolubles en solubles y asimilables. En la zona del suelo que rodean las raíces (rizosfera) proliferan de un modo especial los microorganismos, con lo cual en esa zona se activan los procesos bioquímicos. Las raíces cuando mueren aportan al suelo una gran cantidad de materia orgánica.
  • 41. Microorganismos del suelo. La población microbiana del suelo es muy abundante y varía según las condiciones del medio y la cantidad de alimento disponible. En un medio idóneo se estima que al cabo de un año se pueden formar de tres a seis toneladas de cuerpos microbianos en una hectárea de suelo. Los factores que influyen más decisivamente en las variaciones de la población microbiana son: la constitución física del suelo, la acidez. la profundidad. la temperatura y la humedad. En el suelo abundan los microorganismos pertenecientes al reino animal. Su papel no es bien conocido, aunque quizá sea importante. sobre todo en el caso de las amebas, que consumen una gran cantidad de bacterias levaduras y hongos. Otros microorganismos pertenecen a los grupos de algas, hongos actinomicetos, levaduras y bacterias. La misión de las algas en el suelo no es bien conocida. Predominan sobre otros microorganismos en medios extremos, como son los helados o tórridos, en donde forman verdaderas costras que protegen al suelo contra la evaporación y la erosión. Algunas algas pueden fijar el nitrógeno atmosférico. Los hongos del suelo están dotados de un sistema enzimático muy activo, que les permite degradar compuestos orgánicos muy resistentes, tales como celulosa y lignina. No pueden fijar el nitrógeno atmosférico, pero tienen una gran capacidad para transformar la materia orgánica. Algunos hongos exudan sustancias antibióticas Los actinomicetos, abundantes en suelos ricos en son particularmente aptos para degradar sustancias de difícil descomposición. Producen vitaminas y antibióticos Las bacterias constituyen el grupo más numeroso y más importante de los microorganismos del suelo. Su número depende de las condiciones del medio y de la abundancia de alimentos, encontrándose la mayor proporción en las capas superficiales. El espesor arable de una hectárea de tierra cultivada puede contener entre 400 y 600 kilogramos de tejido bacteriano. Algunas bacterias producen esporas cuando las condiciones son desfavorables Su temperatura óptima se sitúa entre 20 y 38° C. Participan en un gran número de transformaciones bioquímicas. Algunas en vida libre y otras en simbiosis con otros organismos son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico
  • 42. Gran cantidad de microorganismos (106-109 bacterias/gr) La mayoría heterotróficos,descomponedores de carbohidratos Organismo AUTÓCTONO: Microorganismos capaces de utilizar compuestos húmicos recalcitrantes Organismos ZIMÓGENOS u OPORTUNISTAS: también son del suelo pero no utilizan compuestos húmicos sino sustratos fácilmente utilizables (Pseudomonas, Bacillus, Penicillium, Aspergillus, Mucor). COMUNIDADES MICROBIANAS DEL SUELO
  • 43. Ameba
  • 44. LOS PROTOZOOS LAS ALGAS Se encuentran en la superficie o en los primeros milímetros (luz), con humedad. Se pueden encontrar hasta 106 células/g. Grupos más frecuentes: clorofitas,euglenofitas, crisofitas. Y rodofitas Tamaño pequeño y diversidad baja en comparación con la de los ambientes acuáticos. No demasiado abundantes (104-105 organismos/g). En los primeros 10-15 cm del suelo. Importantes depredadores de bacterias y algas del suelo, son predominantemente biflagelados. Géneros más comunes: Heteromita, Oikomonas, Cercomonas (flagelados), Colpoda (ciliado), Acanthamoeba, Naegleria (rizópodos ameboides) etc.
  • 45. Algas
  • 46. ACTINOMICETOS EL SUELO- B Pueden ser un porcentaje muy alto de la población bacteriana (10-30%). Los géneros más abundantes son: Streptomyces y Nocardia. Otros géneros como Micromonospora, Actinomyces, etc., se encuentran en mucha menor cantidad. Formadores de compuestos húmicos a partir de celulosa Resistentes a la desecación. Crecen sobres suelos alcalinos o neutros Importantes productores de antibióticos Responsables del olor a tierra mojada. Streptomyces Nocardia Son muy abundantes en suelos de bosque Activos descomponedores de residuos vegetales. Los géneros más respresentativos son: Myxococcus, Cytophaga, Chrondococcus, Archangium y Polyamgium. Myxococcus MIXOBACTERIAS
  • 47. LOS HONGOS EL SUELO- H Tan importantes en lo suelos como las bacterias (105-106/gr suelo seco), constituyen una altísima proporción de la biomasa edáfica. Papel esencial en la descomposición de los residuos vegetales, especialmente de sustancias recalcitrantes y en la formación de compuestos húmicos a partir de lignina Aparecen como organismos de vida libre o en asociación con raíces (micorrizas). Principalmente en los 10 primeros cm del suelo, no llegan a más de 30 cm de profundidad. Prefieren suelos bien aireados. Los géneros filamentosos más frecuentes son hongos imperfectos: Aspergillus, Geotrichum, Penicillium, Trichoderma, Botrytis, pero también se encuentran numerosos ascomicetos y basidiomicetos. Aspergillus Penicillium
  • 48. LAS LEVADURAS Muy comunes también en el suelo Géneros más frecuentes: la mayoría son también hongos imperfectos o Deuteromicetos (Candida, Rhodotorula y Cryptococcus). Algunas especies de los géneros Lipomyces, Schwanniomyces, Kluyveromyces, Schizoblastoporion, Hansenula, Candida y Cryptococcus han sido aisladas únicamente del suelo. Candida La mayoría de los hongos del suelo son oportunistas (zimógenos). Muchos metabolizan carbohidratos, pero son pocos los que degradan lignina. El letargo es una condición muy común en los hongos. Forman estructuras especializadas: Esporangiosporas, conidios, oosporas, ascosporas, basidiosporas, clamidosporas y esclerocios. En el suelo existe un efecto inhibidor de la germinación de las esporas fúngicas llamado FUNGISTASIS y que parece estar asociado a la actividad bacteriana.
  • 50. Son los organismos más numerosos del suelo (106-109 viables/gr) Principales responsables del reciclado de nutrientes y fijadores de N2 Muy diversos taxonómicamente y fisiológicamente (aerobios obligados, microaerófilos, anaerobios, etc.). Las características particulares de cada suelo determinan el tipo de microorganismos que viven allí. Aunque dominan las bacterias G-, en relación a otros hábitat hay mayor proporción de G+. Los géneros más comunes incluyen: Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Brevibacterium, Caulobacter, Cellulomonas, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus, Xanthomonas. LAS BACTERIAS
  • 51. CIANOBACTERIAS EL SUELO- B Contribuyen a la estabilización del suelo al formar costras en los suelos desnudos. Fijadoras de C y N, solas o en asociaciones Principales géneros en el suelo: Anabaena, Calothirx, Chroococcus, Cylindrospermun, Lyngbya, Microcoleus, Nodularia, Nostoc, Oscillatoria, Phormidium, Plectonema, Schizothrix, Scytonema y Tolypothrix. OTRAS BACTERIAS FIJADORAS DE N2 Azotobacter, heterótrofo de vida libre. Algunos Clostridium del suelo. Rhizobium y Bradhyrhizobium en los nódulos de las raíces. Azotobacter
  • 52. Nutrición de los microorganismos. La nutrición consiste en un intercambio de materia y energía entre los seres vivos y el medio que les rodea. Las sustancias que los seres vivos tornan del ambiente para la síntesis de sus materiales celulares y para la generación de energía se llaman nutrientes. Las formas de nutrición de los microorganismos se diferencian por: – La naturaleza de la fuente de energía. Los que utilizan la luz se llaman fototrofos y los que utilizan una fuente de energía química se llaman quimiotrofos. – La fuente principal de carbono. Los microorganismos que utilizan el dióxido de carbono (C02) como fuente principal de carbono se llaman autotrojos, mientras que aquellos otros que necesitan una fuente orgánica de carbono se llaman heterotrofos. La transformación del CO2 (la forma más oxidada del carbono) en materia orgánica de la célula es un proceso de reducción que requiere una aportación importante de energía. Esta aportación proviene de la luz o de la energía química producida al oxidarse algunos compuestos inorgánicos reducidos.
  • 53. Fases de la nutrición Con arreglo a estos criterios se pueden considerar cuatro fases de nutrición en los microorganismos: – Fotoautotrofos. Utilizan la luz corno fuente de energía y el como fuente principal de carbono. Pertenecen a este grupo las algas y algunas bacterias. – Quimioautótrofos. Utilizan como fuente de energía química la oxidación de compuestos orgánicos reducidos (NH3, NH2 , S, H2S, etc.) y como fuente principal de carbono el CO2. A este grupo pertenecen algunas bacterias. – Fotoheterótrofos. Como fuente de energía utilizan la luz, y como fuente principal de carbono utilizan la materia orgánica. A este grupo pertenecen algunas bacterias rojas y verdes. – Quimioheterotrofos. Como fuente de energía utilizan la energía química, y como fuente principal de carbono utilizan compuestos orgánicos. Normalmente, estos microorganismos obtienen de un compuesto orgánico tanto la energía como la fuente de carbono. En este grupo se incluyen los actinomicetos, los hongos y la mayoría de las bacterias Los microorganismos del suelo toman de éste los elementos nutritivos que necesitan para vivir y multiplicarse; absorben estos elementos antes que las plantas cultivadas. puesto que su capacidad de absorción es mayor. Por este motivo. en las ocasiones que proliferan grandemente los microorganismos (abonados en verde, enterrado de pajas, etc.) es preciso aportar mayor cantidad de abonos. con el fin de que el alimento que sobre a los microorganismos sea suficiente para el cultivo.
  • 54. El oxígeno en la nutrición. Muchos microorganismos cubren sus necesidades energéticas mediante el oxígeno molecular (02) , que actúa como agente oxidante terminal. Desde este punto de vista. los microorganismos se clasifican de la siguiente forma: Aerobios: Dependen del O2 para cubrir sus necesidades energéticas. Anaerobios facultativos. Utilizan O2 cuando está disponible pero pueden vivir en ausencia del mismo. Anaerobios. Obtienen la energía mediante reacciones que no implican la utilización de O2 .Se dividen en dos grupos: – Anaerobios estrictos, para los cuales el O2 es una sustancia tóxica les mata o inhibe su crecimiento. – Anaerobios tolerantes. En presencia de O2 no mueren ni se inhibe su crecimiento
  • 55. Transformaciones microbianas del N en el suelo (1) El nitrógeno se encuentra en el suelo bajo las formas orgánica y mineral. La mayor parte está contenido en la materia orgánica del suelo, pero bajo esta forma no puede ser asimilado por las plantas, sino que debe transformarse previamente en nitrógeno mineral mediante la acción de diversos microorganismos. La transformación del nitrógeno orgánico en mineral recibe el nombre de mineralización Y abarca los siguientes procesos: – Aminificación. Diversos microorganismos heterotrofos (bacterias y hongos), en ambiente aerobio, transforman las proteínas en aminas y aminoácidos. – -Amonificación, Otros microorganismos heterótrofos transforman las aminas y aminoácidos en compuestos amoniacales. – -Nitrificación. Los compuestos amoniacales son oxidados por microorganismos autótrofos fundamentalmente. El proceso se realiza en dos fases: • 1) Algunas bacterias representadas por el género Nitrosomonas oxidan el ión amonio (NH4)+ a ión nitrito (NO2 -) • 2) Otro grupo de bacterias, entre las que se encuentra el género Nitrobacter, oxidan el ión nitrito (NO2 -)a ión nitrato (NO3 -)
  • 56. Las formas amoniacales y nítricas pueden ser utilizadas por los microorganismos descomponedores de la materia orgánica proceso que recibe el nombre de reorganización o inmovilización del nitrógeno ya que el nitrógeno mineral del suelo pasa nuevamente a nitrógeno orgánico formando parte del cuerpo de estos microorganismos. Cuando los microorganismos mueren, el nitrógeno se incorpora al suelo como materia orgánica. La desnitrificacion es un proceso opuesto a la nitrificación, mediante el cual microorganismos anaerobios reducen el nitrato a nitrito y éste a productos gaseosos (N2,N2O,O2, NO) que se pierden en la atmósfera. La humedad contenida en el suelo influye más que cualquier otro factor en el proceso de desnitrificación, aunque no por el nivel de agua presente sino porque limita la aireación. Transformaciones microbianas del N en el suelo (2)
  • 57. Fijación biológica del N La fijación biológica del nitrógeno atmosférico está realizada por microorganismos de vida libre (fijación no simbiótica) y por bacterias que viven asociadas a plantas superiores (fijación simbiótica). Los microorganismos responsables de la fijación no simbiótica son: – Bacterias aerobias (Azotobacter, Beijerinckia, Bacillus polymyxa) y anaerobios (Clostridium). – Microorganismos fotosintéticos, tales como las algas cianofíceas (Anabaena, Nostoc), y algunas bacterias anaerobias. Los agentes más significativos de la fijación simbiótica son las bacterias del género Rhizobium. que se desarrollan en unos nódulos producidos en las raíces de estas plantas. La bacteria contiene los enzimas para la fijación del nitrógeno y la planta hospedadora suministra la energía y otros nutrientes. Otras asociaciones simbióticas de este tipo se producen: entre actinomicetos del género Frankia con plantas no leguminosas (Alnus), entre ciertas algas cianofíceas (Anabaena) con helechos acuáticos y entre ciertas bacterias (Azospirillum) con algunas gramíneas tropicales
  • 58.
  • 59.
  • 60.
  • 61. Transformaciones microbianas del fósforo. En orden de importancia, el fósforo ocupa el segundo lugar (después del nitrógeno) entre los elementos nutritivos minerales absorbidos por las plantas y los microorganismos. El fósforo se encuentra en el suelo bajo las formas orgánica y mineral. Los microorganismos actúan sobre ambas formas de la siguiente manera: Los compuestos minerales insolubles, que no pueden ser absorbidos por las plantas, son transformados en compuestos solubles que sí pueden ser absorbidos. Transforman el fósforo orgánico inasimilable en fósforo mineral asimilable (mineralización). Transforman el fósforo mineral en fósforo orgánico (inmovilización). Este proceso se realiza cuando los microorganismos toman el fósforo del suelo para formar sus propios cuerpos. Algunas especies de bacterias Y hongos (Pseudomonas. Micrococcus, Penicilium. Aspergillus), que viven en medios con materiales insolubles de fósforo como única fuente de este elemento, producen ácidos que transforman el fosfato tricálcico en fosfatos monocálcico y bicálcico. poniendo éstos a disposición de las plantas. La mineralización del fósforo orgánico se efectúa por especies de bacterias y hongos
  • 62.
  • 63. Transformaciones microbiológicas del potasio. El potasio se encuentra en el suelo bajo las formas orgánicas y mineral. La acción de los microorganismos no es primordial para la mineralización del potasio orgánico, puesto que este elemento no está fuertemente unido en sus combinaciones orgánicas. Solamente una tercera parte del potasio orgánico requiere la acción de los microorganismos para ser solubilizado; la parte restante se solubiliza en agua inmediatamente. Ciertos compuestos minerales de potasio son atacados por microorganismos que asimilan el potasio contenido en ellos. La inmovilización de este potasio ocurre rápidamente; pero, aún con un exceso de materia orgánica. no parece que existe una competencia seria por este elemento entre los microorganismos y las plantas
  • 64.
  • 65. Transformaciones microbiológicas del azufre. Al igual que ocurre con el nitrógeno, la mayor parte del azufre contenido en el suelo está bajo formas orgánicas, y éstas sólo pueden ser transformadas en asimilables por la acción de los microorganismos. Los procesos de mineralización e inmovilización son análogos a los ocurridos en el nitrógeno. En condiciones de aireación normal, el azufre orgánico pasa al sulfato, bajo cuya forma es asimilado por las plantas. La cantidad de azufre mineralizado cada año es similar a la de nitrógeno, o sea, del 1 al 3 por 100 del total contenido en los suelos de nuestras latitudes. La actividad de los microorganismos se incrementa notablemente en los suelos ricos en materia orgánica. La relación carbono/azufre (C/S) tiene una gran importancia en los procesos de mineralización e inmovilización. La inmovilización predomina cuando el azufre es escaso con relación al carbono cuando el azufre está en exceso predomina la mineralización y se libera azufre mineral. La proporción C/S crítica se sitúa alrededor de SO/l. El azufre inorgánico del suelo es oxidado a formas asimilables por diversos microorganismos, entre los que predominan las bacterias quimioautótrofas del género Tiobacillus y otras bacterias y hongos heterótrofos. La actividad de estos microorganismos es tan grande que la aplicación de azufre a un suelo equivale a la incorporación de ácido sulfúrico. Este ácido sulfúrico formado reacciona con algunas sustancias insolubles haciéndolas solubles, por lo que se lleva a efecto una movilización general de sustancias nutritivas. Por otra parte, el ácido sulfúrico eleva la acidez del suelo y de ahí se deduce la acción acidificadora de los abonos que contienen azufre.
  • 66.
  • 67. Micorrizas Las micorrizas son asociaciones simbióticas que se desarrollan entre ciertos hongos microscópicos del suelo y las raíces de la mayoría de las plantas superiores. La planta transfiere al hongo carbohidratos, proteínas y vitaminas, mientras que el hongo desarrolla un sistema muy eficaz para captar ciertos nutrientes minerales (especialmente fosfatos) y traspasarlos a la planta hospedadora Las micorrizas se clasifican en dos grupos: Ectomicorrizas. El hongo se desarrolla exteriormente formando una especie de manto que rodea a la raíz. Algunas hifas del hongo penetran en el interior y forman una red entre las células de la corteza de la raíz, pero no penetran en el interior de esas células. Este tipo de micorrizas afecta aproximadamente a un 3 por 100 de las fanerógamas. la mayor parte de ellas especies forestales, tales como pino, abeto, haya, roble, eucalipto, encina. etc. Endomicorrizas. Las hifas del hongo se desarrollan en el exterior y en el interior de la raíz. Las primeras no forman manto alrededor de la raíz y las segundas se extienden entre las células y dentro de las células corticales. Las micorrizas más extendidas de este grupo son las denominadas vesículo- arbusculares (VA) debido a que las hifas interiores toman formas redondeadas (vesículas) y ramificadas (arbúsculos). Estas micorrizas se encuentran en todos los continentes (salvo en la Antártida) y afectan a la mayoría de las plantas superiores.
  • 68.
  • 69. Micorrizas (2) Las micorrizas VA favorecen la absorción de ciertos nutrientes por las plantas hospedadoras, especialmente en suelos de fertilidad media a baja. El fósforo es el principal nutriente implicado en el proceso. estimándose que las raíces micorrizadas absorben fosfatos con una eficiencia cuatro veces superior a las raíces sin micorrizar. La mayor parte del fósforo contenido en el suelo está bajo forma insoluble no asimilable por la planta. Por otra parte, se sabe que los iones fosfato son absorbidos por la planta a un ritmo superior al desplazamiento de estos iones en el suelo, lo que origina una zona de agotamiento de dichos iones en las proximidades de los pelos radicales. Las micorrizas proporcionan a la planta una superficie de absorción adicional, ya que las hifas del hongo se extienden varios centímetros por el exterior de la raíz llegando más allá de la zona de agotamiento que rodea a las raíces. Las hifas exteriores del hongo absorben iones fosfato, que son transferidos a la planta hospedadora a través del micelio interno. La transferencia de carbohidratos desde la planta hacia el hongo se realiza en sentido inverso, llegando hasta las hifas exteriores. Las plantas que responden mejor a la micorrización son las que tienen grandes necesidades de fósforo (Ieguminosas) y aquellas otras que tienen un sistema radical pobre (cebolla. patata). Se ha puesto de manifiesto. mediante experiencias, la existencia de interacciones positivas entre las micorrizas y otros microorganismos del suelo tales corno Azotobacter, Rhizobium y las bacterias solubilizadoras de fosfatos. Cabe señalar la influen ia negativa que tienen los pesticidas sobre la micorrizacion
  • 70.
  • 71.
  • 72.
  • 73. LA MATERIA ORGANICA DEL SUELO
  • 74. La MO del suelo La materia orgánica del suelo está constituida por aquellas sustancias de origen animal o vegetal que se acumulan en el suelo o se incorporan a él. Las sustancias de origen animal están formadas por restos de animales y sus deyecciones las cuales se transforman rápidamente en el suelo sin dejar productos duraderos. Las sustancias origen vegetal proceden de los residuos de plantas superiores (raíces y partes aéreas) y de los cuerpos sin vida de la microflora del suelo (bacterias, hongos y algas)
  • 75. Descomposición de la MO Sobre la materia orgánica del suelo actúan una infinidad de microorganismos que la descomponen y transforman en otras materias. Esta transformación se realiza mediante dos procesos distintos: • -Mineralización. Los residuos orgánicos se descomponen completamente y se transforman con rapidez en sustanciasminerales (agua, dióxido de carbono, nitratos, etc.). • -Humificación. Los residuos orgánicos se transforman en primer lugar en otra materia orgánica muy descompuesta y de naturaleza coloidal, llamada humus. Con posterioridad el humus se transforma lentamente en sustancias minerales La mayor parte de los residuos animales se mineralizan sin pasar por el estado de humus. Por este motivo; y porque son muy escasos en comparación con los restos vegetales, tienen escasa importancia. La materia orgánica se descompone con mayor o menor rapidez, según la composición del material original. El almidón la celulosa y las proteínas sencillas se descomponen rápidamente, mientras que las ligninas, ceras, taninos, resinas y grasas son bastante resistentes al ataque microbiano y se descomponen con lentitud, constituyendo la base del humus.
  • 76. Factores que influyen en la descomposición de MO La edad de la planta. Las plantas jóvenes contienen una gran cantidad de sustancias hidrosolubles, fácilmente descomponibles: a medida que avanza su ciclo vegetativo disminuyen estos compuestos y aumenta el contenido de sustancias resistentes a la descomposición. La Temperatura. La descomposición de la materia orgánica es más rápida en climas cálidos, debido a que los microorganismos desintegradores proliferan con mayor rapidez con temperaturas altas. Como consecuencia de ello, en climas fríos la materia orgánica se acumula en el suelo debido a la lentitud de su descomposición La humedad. En regiones de precipitaciones intensas la materia orgánica se descompone con mayor lentitud que en regiones áridas. debido a que en aquellas suelen predominar unas condiciones de acidez del sucio menos aptas para el desarrollo microbiano. Por y porque las regiones húmedas tienen una vegetación más rica. se acumula mayor cantidad de materia orgánica en las regiones húmedas que en las áridas. La Topografía. La topografía del terreno tiene un notable efecto sobre el contenido de materia orgánica. Los suelos de pendiente fuerte sufren mayor escorrentía y tienen menos agua disponible para las plantas, lo que origina un crecimiento reducido de las mismas. Como consecuencia de ello, estos suelos, a igualdad de otras condiciones, contienen menos materia orgánica que los suelos de menor pendiente. Además en aquellos una parte de la materia orgánica producida se pierde por erosión. El contenido de Nitrógeno en el material original. Los residuos ricos en nitrógeno se descomponen con mayor rapidez que aquellos otros con menor contenido, debido a que los microorganismos necesitan este elemento para sintetizar sus proteínas. El contenido de calcio en el suelo. Los suelos ricos en calcio favorecen la descomposición de la materia orgánica
  • 77. MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO Síntesis de compuestos Húmicos coloidales Restos vegetales, animales, microbianos MINERALIZACIÓN Más o menos rápida MINERALIZACIÓN Más o menos rápida NH3; CO2; PO4 3+ MINERALIZACIÓN lenta DESHUMIFICACIÓN MINERALIZACIÓN lenta DESHUMIFICACIÓN Monómeros intermediarios HUMIFICACIÓN Repolimerización HUMIFICACIÓN Repolimerización