Curso MOS SEcCS Abril_Mayo 2014
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S. E. C. S., Abril-Mayo 2014
Materia Orgnica del Suelo: Naturaleza y
Funciones
Juan F. Gallardo Lancho
E-mail: E-mail:
CURSO DE FSICA YMANEJO DE SUELOS
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La Materia Orgnica del Suelo (MOS)
ASPECTOS BASICOS A IMPARTIR
Origen e importancia de la MOS La distribucin de la MOS en el perfil La composicin qumica de los restos vegetales La evolucin de los restos vegetales El papel de los microorganismos El esquema general del proceso de humificacin La estructura de las sustancias hmicas Problemtica de su aislamiento y fraccionamiento Dinmica de la MOS
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Importancia de la Materia Orgnica del Suelo (MOS)
Fuente de energa (bioqumica y microbiologa) Suministro de nutrientes (fisicoqumica) Reserva de nutrientes (qumica) Cementacin de partculas (fsica y fisicoqumica) Alteracin de las rocas (geoqumica) Retencin de humedad (fsica) Disminucin de la toxicidad (fisicoqumica y bioqumica) Cambio global (biogeoqumica) Fijacin de C en la bisfera
Segn D.C. Whitehead, Soils Fert., 26: 217 (1963)
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Aumento de la absorcin solar (fsica)
Aumento de la capacidad de intercambio catinico (fisicoqumica)
Aumento del poder amortiguador del suelo
- Amortiguacin fisicoqumica- Amortiguacin microbiolgica
Mejoramiento de la estructura del suelo (fsica)
E indirectamente incide sobre:
- Balance hdrico (fsica)
- Nutricin de las plantas (fisicoqumica)
- Mecanismo de erosin (fsica)
Importancia de la Materia Orgnica del Suelo (MOS)
Segn D.C. Whitehead, Soils Fert., 26: 217 (1963)
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Propiedades generales del Humus y efectos asociados sobre el SueloPropiedades Observaciones Efecto sobre el suelo
Color El tpico color oscuro de muchos suelos es causado por la MOS
Puede facilitar el calentamiento
Retencin del agua La MOS puede retener agua en 20 veces su peso Ayuda a prevenir el secado y el agrietamiento del suelo.
Puede mejorar significativamente la capacidad edfica de retener agua
Combinacin con las arcillas edficas
Cementacin de las partculas edficas en unidades estructurales llamados agregados.
Permite el intercambio de gases, estabilizar la estructuras edficas e incrementar la permeabilidad del suelo
Quelacin Formacin de complejos estables con Cu2+, Mn2+, Zn2+ y otros cationes polivalentes
Puede potenciar la disponibilidad de los micronutrientes para las plantas
Solubilidad en agua Insolubilidad de la MOS es causada por la unin con las partculas arcillosas. Tambin se producen insolubilizaciones por la precipitacin de las fracciones orgnicas con cationes di- y tri-valentes. la MOS aislada slo es parcialmente soluble en agua (COD).
La MOS se pierde escasamente por lixiviacin (lavado del suelo)
Accin tampn o de amortiguacin (buffer)
La MOS exhibe mejor poder de amortiguacin en los rangos de dbilmente cido a alcalino.
Ayuda a mantener una reaccin uniforme en el suelo
Intercambio inico La acidez total de las fracciones de la MOS oscila entre 300 a 1400 cmol/kg
Puede incrementar la capacidad de intercambio inico (CIC) del suelo. La MOS es responsable del 20 al 70 % de la CIC edfica (v. g., Mollisoles)
Mineralizacin La descomposicin de la MOS produce CO3=, NH4
+, NO3-,
PO43- y SO4
=.Fuente de nutrientes para el crecimiento de
las plantas
Combinacin con molculas orgnicas
Afecta la bioactividad, persistencia y biodegradabilidad de los pesticidas
Modifica la carga de aplicacin (efecto) de los pesticidas (control efectivo)
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Quntuple aproximacin para mejorar la produccin en un solo paso
- Aproximacin fsica
- Aproximacin fisicoqumica
- Aproximacin bioqumica
- Aproximacin biolgica
- Aproximacin econmica
-
- Incremento de la capacidad de retencin de agua edfica
- Mejor aireacin del suelo
- Mejor friabilidad y textura del suelo
- Reduccin de la erosin
- Mejora global en general del suelo.
Beneficios de las Sustancias Hmicas en la Produccin de Cultivos
Aproximacin fsica
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Aproximacin fisicoqumica y qumica
Beneficios de las Sustancias Hmicas en la Produccin de Cultivos
- Incremento del contenido de los nutrientes edficos- Conversin de formas no disponibles para las plantas en formas
asimilables
- Retencin de los fertilizantes inorgnicos en la zona radicular- Prevencin de la contaminacin de aguas subterrneas- Reduccin de la lixiviacin de fertilizantes, por lo que una ms baja
cantidad aplicada al campo puede producir los mismos resultados que otra ms alta
- Incremento de la capacidad tampn del suelo disminuyendo la posibilidad de estrs.
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Aproximacin biolgica
Beneficios de las Sustancias Hmicas en la Produccin de Cultivos
- Estimulacin del crecimiento microbiano y aceleracin de la descomposicin de la materia orgnica
- Coadyuvante al transporte de nutrientes a travs de la pared celular - Acelerador de la divisin celular- Incrementa la respiracin celular- Estimula brotes nuevos y el crecimiento radicular, originando una ms
fuerte estructura de planta
- Incrementa la nascencia de las semillas y el porcentaje de germinacin- Mejora el contenido de materia seca de la planta.
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Beneficios de las Sustancias Hmicas en la Produccin de Cultivos
Aproximacin econmica
- Mejora la utilizacin de nutrientes reduciendo la necesidad de fertilizaciones
- Incrementa la velocidad de crecimiento de las plantas procurando ms altos rendimientos
- Favorece un perodo de crecimiento ms corto, originando productos ms tempranos cara al mercado
- Origina mayor resistencia de las plantas a las enfermedades, con una reduccin de prdidas.
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SUELO
LITOSFERA(Material inorgnico)
ATMOSFERA(Calor, agua)
BIOSFERA(Material orgnico)
EL SUELO COMO ECOTONO
-
Atmsfera
PedsferaEdafosfera
Litsfera
HidrsferaBisferaCiclo elemental
Suelo, flora y fauna
Agua del suelo
EvaporacinE
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Interaccin entre Esferas (Compartimentos) Terrestres
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Diagrama de Equilibrio del Potencial Reduccin-Oxidacin vs pH: Sistema C-H2O (25 C)
Ev (voltios)
pH
CO3=
-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 162.22.01.81.61.41.21.00.80.60.40.2
0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4-1.6-1.8
2.22.01.81.61.41.21.00.80.60.40.2
0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4-1.6-1.8
H2C2O3H2CO4
CO2
H2CO3-
HCO3-CO3=
CH3OH
CH4
4 39 5 40
-2 -4 -6
a 9
Log PCO2=0
C
Log C=0-2-4-6
3536
3711
10
41
Log PCH40-2-4-6
Log PCO2=0-2-4-6
B
CO2
Encuadre fisico-
qumico de la Biosfera
(Ev vs. pH)
H2CO3-
-
Carbono Inorgnico Disuelto
[CO2] + [H2O] [H2CO3]
[H2CO3] [H+] + [HCO3-]
[H+] + [CO3=] [HCO3-]
[CaCO3] [Ca2+] + [CO32-]Precipitacin
Disolucin
(pH agua mares: aprox. 8,0)
Rango de agua mares
C
o
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c
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n
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r
a
c
i
o
n
e
s
(
l
o
g
)
pH (aguas)
-
Esquema de los Ciclos de C, N, S y P en el Sistema Suelo-Planta
Residuos de plantas
Plantas
Fase inorgnicaslida
Iones solublesMicrobios
Residuos microbianos
C-0-P
C-0-SPrdidas
(Adaptado de McGill y Cole)
HumusC
N S
S
CO2
N2 yN2O
CO2
N2
SueloSuelo
CO2
-
Relacin entre el C y N de Suelos de Diferentes Regiones
Suelos y localizacin* C y S N y S
Coeficientes de correlacin
C/N/S C/N/S
Escocia (10 suelos por grupo)Sobre granitosSobre pizarras
Sobre areniscas rojasSobre rocas gneas bsicas
Sobre calizas
Todos los suelos
0,690,87
0,97
0,93
0,90
0,87
0,940,82
0,98
0,90
0,93
0,94
16,9:1:0,14
14,8:1:0,14
13,0:1:0,14
14,0:1:0.14
11,3:1:0,13
14,0:1:0,14
14 :1: 0,1
*Para referencias especficas vase Freney y Stevenson.
-
Relacin entre el C, N y S de Suelos de Diferentes Regiones
AustraliaSuelos agrcolasPastizales
Nueva ZelandaPraderas (todas)Haploboroll ardico (6)Haploboroll tpico (13)Haploboroll dico (9)Suelos transicionalesCryoboralf tpico (12)
0,980,88
--
--
--
--
--
0,980,91
--
--
--
--
--
0,97 13:1:0,139,3:1:0,169,4:1:0.1511,3:1:0,1412,5:1:0,1311,9:1:0,09
12 :1: 0,1
12 :1: 0,1
15:1:0,1311,3:1:0,12
Suelos y localizacin* C y S N y S C/N/S C/N/SCoeficientes de correlacin
Para refencias especfas vase Freney y Stevenson. Resultados de Canad, Iowa y Brasil.
Los nmers en parntesis significan nmero de muestras.
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Relaciones en el suelo de C orgnico, N total, y P y S orgnicos
Localizacin ReferenciaC/N/P/SNmero de suelosC/N/P/S
*Valor de S dado referido a S total.** Los valores para horizontes subsuperficiales (35-53 cm) fueron 105:1:0,4:0,1.
Brasil
Escocia*
India
Iowa
Nueva Zelanda**
- No calizos
- Calizos
6
6
10
40
22
9
11:1:0,1:0,13
19:1: 0,1:0,16
11:1: 0,1:0,13
15:1:0,2:0,14
14:1:0,2:0,21
14:1:0,2:0,18
Neptune et al.
Neptune et al.
Williams et al.
Williams et al.
Walker y Adams
13:1:0,2:0,1
Somani y Sarena
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Relacin entre el C y N de Suelos de Diferentes Regiones
Suelos y localizacin*
Iowa (USA):Cultivados (6)
Brasil:
Agrcolas (6)
C y S
0,98
0,85
N y S
0,97
0,89
C/N/S
11,0 :1: 0,13
19,4 :1: 0,16
*Para referencias especficas ver Freney y Stevenson.
Los resultados de Canad, Iowa y Brasil son ms recientes.
Los nmeros entre parntesis (6) significan nmero de muestras
Coeficientes de correlacin
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Validez de la relacin C/N edfica
En conclusin, las relaciones entre las relaciones C/N edfica oscilan en poco (de 9,0 a 22, contrariamente a las relaciones C/N de los vegetales).
Sin embargo, desde el punto de vista cientfico, determinar el contenido de C (o de N) a travs de la relacin 10/1 en los suelos cultivados es un craso error, dado que para conocer la calidad de la MOS es necesario tener un valor seguro de la razn C/N (siendo obligada la determinacin exacta tanto de C como de N).
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Bibliografa Sucinta (A-C)ADL S.M. (2003): The ecology of soil decomposition. C.A.B.I., Oxon.AGATOS & REINEKE (2002): Biotechnology for the Environment: Soil remediation. Kluwer.AIKEN G.R. et al. (1987): Soil fertility and organic matter and water. John Wiley, Nueva York.ALLISON F.E. (1973): Soil organic matter and its role in crop production. Elsevier.BAIR & CANN (2008): Environmental Chemistry. Freeman, New York.BERG & LASKOWSKI (2006): Litter decomposition: A guide. Academic Press, Boston.BERGSTROM & KIRCHMANN (1998); Carbon & nutrient dynamics in natural & agricultural
Tropical ecosystems. C.AB.I., Oxon.BURBANO H. (1989): El suelo: Compuestos biorgnicos. Univ. de Nario (Colombia).BUSCOT & VARMA (2005): Microorganisms in soils: Roles in genesis & functions. Sringer, Berln.BUTCHER & CHARLSON (1992): Global Biogeochemical cycles. Academic Press, Boston.CADISH & GILLER (1995): Driven by Nature: Plant litter quality & decomposition. C.A.B.CAIXA, La (1995): Gestin y utilizacin de residuos urbanos para la agricultura. AEDOS, Madrid.CHEN & AVNIMELECH (1986): The role of organic matter. N. Nijhoff, Dordrecht.CLAP C.E. et al. (1996): Humic substances & organic matter in soil and water environment.
I.H.S.S./University of Minnesota, Saint Paul.CLAP C.E. et al. (2001): Humic substances & chemical contaminants. S.S.S.A., Madison.COLEMAN D.C. et al. (2004): Fundamentals of Soil Ecology. 2nd. edn. Elsevier, Amsteram.COSTA F. et al. (1987): Utilizacin agrcola de los lodos de depuradora. C.E.B.A./CSIC, Murcia.COSTA F. et al. (1991): Residuos orgnicos. manejo y utilizacin. C.S.I.C., Madrid.
-
Bibliografa Sucinta (C-H)DAVIES & GHABBOUR (1998): Humic substances: Structure, properties & uses. Royal Soc.
Chemistry, Cambridge.DICKINSON & PUGH (1974): Biology of plant litter decomposition. Academic Press.DROZDJ. Et al. (1997): The role of humic substances in the ecosystems & in environmental
protection. I.H.S.S./P.T.S.H., Wroclaw.DUCHAUFOUR & SOUCHIER (1984): Edafologa. 2 vol., Masson.DUVIGNEAUD P. (1978): La sntesis ecolgica. Alhambra, Madrid.FAITFULL N.T. (2005): Mtodos de anlisis qumicos en Qumica Agrcola. Acribia, Zaragoza.FIELD & RAUPACH (2004): The global C cycle. Island Press, Londres.FOLLET R.F. et al. (1987): Soil fertility and organic matter as critical components of production
systems. S.S.S.A., Madison.FRIMMEL & CHRISTMAN (1988): Humus substances and the role in the environment. J. Wiley.GALLARDO JF (2006). Medio ambiente en Iberoamrica en los albores del Siglos XXI. SiFyQA,
Badajoz.GHABBOUR & DAVIES (1999): Understanding humic substances. Roy. Soc. ChemistryGHABBOUR & DAVIES (2000): Humic substances. Roy. Soc. Chem., Cambridge.GHABBOUR & DAVIES (2004 & 2005): Humic substances. Taylor & Francis, Nueva York.HAYES M.H.B. et al. (1989): Humic substances: II. In search of structure. J. Wiley.HAYES & WILSON (1997): Humic substances, peats & sludges. Roy. Soc. Chemistry.
-
Bibliografa Sucinta (I-M)Instituto de Estudios Ambientales (2000): Normativa sobre residuos. M. M. A., Madrid.KILBERTUS G. et al. (1973): Biodgradation et humification. Pirron (Italia).KIMBLE JM et al. (1997): Soil processes in the C cycle. C.R.C. Press, Boca Ratn.KIMBLE JM et al. (2002): Agriculture practices & polices for C sequestration in soil. C.R.C.
Press, Boca Raton.KONONOVA M.M. (1981): Materia orgnica del suelo. Oikos-Tau, Barcelona.KUBAT J. (1991): Chemistry of soil organic matter. Elsevier.KUMADA K. (1987): Chemistry of soil organic matter. Elsevier.LABRADOR J. (2001): La materia orgnica en los agrosistemas. Mundi-Prensa, 2 edn..LAL R. (1999): Soil quality & soil erosion. C.R.C.Press, Boca Ratn.LAL R. et al. (1998): Soil processes & the C cycle. C.R.C. Press. Boca Ratn.LAL R. et al. (2001): Assessment methods for soil Carbon. C.R.C. Press, Boca Ratn.LAL & FOLLET (2009): Soil C sequestration & the greenhouse effect. S.S.S.A., Madison.LIND K. et al. (2003): Organic agriculture. C.A.B.I., Oxon.MAGDOFF F.R. et al. (1996): Soil organic matter: Analysis & interpretation. S.S.S.A., Madison.MAGDOFF & WEIL (1996): Soil organic matter in sustainable agriculture. C.R.C.McCARTHTY R. et al. (1990): Humic substances in soils and crop sciences. S.S.S.A., Madison.McNIGTH D.M. et al. (1985): Humic substances in soil, sediment & water. John Wiley.MULONGOY & MERCK (1993): Soil organic matter dynamics and sustainability of tropical
agriculture. J. Wiley.
-
Bibliografa Sucinta (N-S)NANNIPIERI P. (1992): Ciclo della sostanza organica nel suolo. Patron, Bolonia.O. E. C. D. (2003): Organic agriculture. C.A.B.I., Oxon.ORLOV D.S. (1985): Humic acids of soils. A.A. Balkema.OTTEN A. et al. (1997): In situ soil remediation. Kluwer, Dordrech.PAUL E.A. et al. (1997): Soil organic matter in temperate ecosystems. C.R.C. Press.PAUL & CLARK (1996): Soil Microbiology & Biochemistry. Academic Press, 2nd. edn. Londres.PIERZINSKY G.M. et al. (1994): Soils and environmental quality. Lewis/C.R.C. Press.REES R.M. et al. 2000. Sustainable management of soil organic matter. C.A.B. I. Publ.SANTOS G.A. et al. (1999): Fundamentos da materia orgnica do solo. Gnesis, Porto Alegre.SCHLESINGER W.R. (1991): Biogeochemistry: An analysis of global change. Academic Press.SCHLESINGER W.R. (2005): Biogeochemistry. Elsevier, Amsterdam.SHAFFER M.J. et al. (2001): Modelling C & N dynamics for soil management. C.R.C. Press.SIMPSON K. (1991): Abonos y estircoles. Acribia, Zaragoza.SINGH & WARD (2004): Biodegradation & bioremediation. Springer, Berln.SCHNITZER & KHAN (1972): Humic substances in the environment. Marcel Dekker.SCHNITZER & KHAN (1978): Soil organic matter. Elsevier, Amsterdam.SENESI & MIANO (1994): Humic substances in the global environment and Implications on
human health. Elservier, Amsterdam.SEQUI P. (1989): Chimica del suolo. Patron, Bolonia.
-
Bibliografa Sucinta (S-Z)SPARKS D.L. (2003): Environmental Soil Chemistry. Academic Press, Amsterdam.STEVENSON F.J. (1982): Humus chemistry. John Wiley:STEVENSON F.J. (1986): Cycles of soil C, N, P, S, & micronutrients. John Wiley.STEVENSON F.J. (1994): Humus chemistry: Genesis, composition, reactions. 2nd. edn. John
Wiley & Sons, Nueva York. .STEVENSON & COLE (1999): Cicles of soil C, N, P, S, & micronutrients. 2nd. edn. John Wiley.SWIFT & SPARK (2001). Understanding & Managing organic matter in soils, sediments &
waters. IHSS, Univ. Queensland.TAN K.H. (2003): Humic matter in soil & the environment. M. Dekker, Basilea.TATE R.L. (1987): Soil organic matter. John Wiley.TATE R. L. (2000) Soil microbiology. John Wiley, 2 edn. Nueva York.TRUDINGER & SWAINE (1979): Biogeochemical cycling of mineral-forming elements. Elsevier.VAUGHAN & MALCOLM (1985): Soil organic matter and biological activity. N. Nijhoff.VITOUSEK P. (2004): Nutrient cycling & limitations. Princenton Univ. Press, Oxford.WILD A. (1992): Condiciones del suelo y desarrollo de las plantas. Mundi-Prensa, Madrid.WILSON W.S. (1991): Advances in soil organic matter research. Roy. Soc. Chemistry.YARIV & CROSS (2001): Organo-clay complexes & interactions. Marcel Dekker, New York.
N. b.: Ese listado sigue amplindose constantemente, luego no puede ser exahustivo.
-
FIN de la INTRODUCCION
Se exponen, a continuacin,los temas a desarrollar
C.S.I.C., S.E.C.S. y S.I.A.P. (Ecuador)Quito, Abril-Mayo, 2014