Presentación de PowerPoint

Juan F. Gallardo Lancho
“Curso de materia
orgánica edáfica y
residuos orgánicos”
Universidad de las Fuerzas Armadas
ESPE, IASA, Junio 2014
E-mail: <[email protected]>
E-mail: <[email protected]>
Temas posibles de abordar (I, II, III):
BLOQUE I
- INTRODUCCION.
- Presentación.
- El suelo como ecotono.
- Aspectos biológicos.
BLOQUE II
- LA MATERIA ORGANICA EDAFICA: ASPECTOS QUIMICOS.
- Producción versus descomposición.
- La humificación.
- Estructura de las substancias húmicas.
BLOQUE III
- LA MATERIA ORGANICA EDAFICA: ASPECTOS FISICOQUIMICOS.
- El complejo arcillohúmico.
Temas posibles de abordar (IV, V, VI):
BLOQUE IV
- LA MATERIA ORGANICA EDAFICA: METODOLOGIAS DE ESTUDIO.
- Aproximaciones al estudio de la MOS.
- Las fracciones húmicas.
BLOQUE V
- LA MATERIA ORGANICA EDAFICA: FACTORES DE FORMACION.
-Variación zonal de la MOS
- Factores formadores.
- Agricultura sin labranza.
- Formas de humus.
BLOQUE VI
- MODELIZACION, CICLO Y MANEJO DE LA MATERIA ORGANICA
EDAFICA.
- Modelización.
- Reciclado.
- Agricultura orgánica.
- Manejo de la MOS
Temas posibles de abordar (VII, VIII):
BLOQUE VIIA
- LA MATERIA ORGANICA EDAFICA: ABONOS CLASICOS.
- Calidad de abonos orgánicos.
- “Mulching”.
BLOQUE VIIB
- RECICLAJE Y UTILIZACION DE LOS RESIDUOS SOLIDOS URBANOS.
- El compost.
BLOQUE VIII
- RESIDUOS ORGANICOS: LODOS.
- Lodos o fangos cloacales.
- La contaminación edáfica.
- Descontaminación
- Fitorrecuperación.
Temas posibles de abordar (IX, X y XI):
BLOQUE IX
- Física de la MOS Y EROSION DE SUELOS.
- Física de suelos
- La erosión: Influencia de la MOS
BLOQUE X
- CICLO DEL CARBONO, CAMBIO CLIMATICO Y CAPTURA DE C.
- El ciclo del C
- El cambio climático
- La captura de C
BLOQUE XI
- EL MANEJO DE LA MATERIA ORGANICA EDAFICA
- El manejo de la MOS según objetivos y sistemas.
Bibliografía Sucinta (A-C)
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•YARIV & CROSS (2001): Organo-clay complexes & interactions. Marcel Dekker, New York.
N. b.: Ese listado sigue ampliándose constantemente, luego no puede ser exahustivo.
Importancia de la Materia Orgánica del
Suelo (M.O.S.)
Procurar acumular el Carbono en el suelo…
dado que un exceso de CO2 en la atmósfera
puede elevar la temperatura terrestre….
Además,
el C orgánico del suelo:
C.O.S.
C.O.S.
C.O.S.
• Controla la erosión,
• Almacena más agua edáfica,
• Aumenta los rendimientos y
• Reduce la emisión de gases invernadero
La M.O.S.:
• Es fuente de energía
(bioquímica y microbiología)
• Suministra nutrientes
(fisicoquímica)
• Es reserva de nutrientes
(química)
• Cementa las partículas (física
y fisicoquímica)
• Altera las rocas (geoquímica)
• Retiene la humedad (física)
• Disminuye la toxicidad
(fisicoquímica y bioquímica)
• Fija C atmosférico
(biogeoquímica)
Pieza clave en el Cambio global.
D.C. Whitehead, Soils Fert., 26: 217 (1963)
La Materia Orgánica del Suelo (M.O.S.)
ASPECTOS BASICOS A IMPARTIR
• Origen e importancia de la MOS
• La distribución de la MOS en el perfil
• La composición química de los restos vegetales
• La evolución de los restos vegetales
• El papel de los microorganismos
• El esquema general del proceso de humificación
• La estructura de las sustancias húmicas
• Problemática de su aislamiento y fraccionamiento
Importancia de la Materia Orgánica del
Suelo (M.O.S.)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
La M.O.S.
Es fuente de energía (bioquímica y microbiología)
Suministra nutrientes (fisicoquímica)
Es reserva de nutrientes (química)
Cementa las partículas edáficas (física y fisicoquímica)
Altera las rocas (geoquímica)
Retiene la humedad edáfica (física)
Disminuye la toxicidad (fisicoquímica y bioquímica)
Fija el C atmosférico (biogeoquímica)
Es pieza clave en el cambio global (indicador)
Según D.C. Whitehead, Soils Fert., 26: 217 (1963)
Importancia de la Materia Orgánica del Suelo (MOS)
• Aumento de la absorción solar (física)
• Aumento de la capacidad de intercambio catiónico
(fisicoquímica)
• Aumento del poder amortiguador del suelo
- Amortiguación fisicoquímica
- Amortiguación microbiológica
• Mejoramiento de la estructura del suelo (física)
E indirectamente incide sobre:
- Balance hídrico (física)
- Nutrición de las plantas (fisicoquímica)
- Mecanismo de erosión (física)
Según D.C. Whitehead, Soils Fert., 26: 217 (1963)
Propiedades Generales de Humus y Efectos Asociados sobre el Suelo
Propiedades
Observaciones
Efecto sobre el suelo
Color
El típico color oscuro de muchos suelos es causado por la
MOS
Puede facilitar el calentamiento
Retención 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 edáfica de retener agua
Combinación con las
arcillas edáficas
Cementación de las partículas edáficas en unidades
estructurales llamados agregados.
Permite el intercambio de gases, estabilizar
la estructuras edáficas e incrementar la
permeabilidad del suelo
Quelación
Formación 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 unión con las
partículas arcillosas. También se producen
insolubilizaciones por la precipitación de las fracciones
orgánicas con cationes di- y tri-valentes. la MOS
aislada sólo es parcialmente soluble en agua (COD).
La MOS se pierde escasamente por
lixiviación (lavado del suelo)
Acción tampón o de
amortiguación
(buffer)
La MOS exhibe mejor poder de amortiguación en los rangos
de débilmente ácido a alcalino.
Ayuda a mantener una reacción uniforme en
el suelo
Intercambio iónico
La acidez total de las fracciones de la MOS oscila entre
300 a 1400 cmol/kg
Puede incrementar la capacidad de
intercambio iónico (CIC) del suelo. La
MOS es responsable del 20 al 70 % de
la CIC edáfica (v. g., Mollisoles)
Mineralización
La descomposición de la MOS produce CO3=, NH4+, NO3-,
PO43- y SO4=.
Fuente de nutrientes para el crecimiento de
las plantas
Combinación con
Afecta la bioactividad, persistencia y biodegradabilidad de
Modifica la carga de aplicación (efecto) de
Quíntuple aproximación para mejorar la
producción en un solo paso
- Aproximación física
- Aproximación fisicoquímica
- Aproximación química
- Aproximación biológica
- Aproximación económica
Beneficios de las Sustancias Húmicas en la
Producción de Cultivos
Aproximación física
- Incremento de la capacidad de retención de agua
edáfica
- Mejor aireación del suelo
- Mejor friabilidad y textura del suelo
- Reducción de la erosión
- Mejora global en general del suelo
Beneficios de las Sustancias Húmicas en la
Producción de Cultivos
Aproximación fisicoquímica química
- Incremento del contenido de los nutrientes edáficos
- Conversión de formas no disponibles para las plantas en formas
asimilables
- Retención de los fertilizantes inorgánicos en la zona radicular
- Prevención de la contaminación de aguas subterráneas
- Reducción de la lixiviación de fertilizantes, por lo que una más baja
cantidad aplicada al campo puede producir los mismos resultados
que otra más alta
- Incremento de la capacidad tampón del suelo disminuyendo la
posibilidad de “estrés”
Beneficios de las Sustancias Húmicas en la Producción
de Cultivos
Aproximación biológica
- Estimulación del crecimiento microbiano y aceleración de la
descomposición de la materia orgánica
-Coadyuvante al transporte de nutrientes a través de la pared
celular
- Acelerador de la división celular
- Incrementa la respiración celular
- Estimula brotes nuevos y el crecimiento radicular, originando una
más fuerte estructura de planta
- Incrementa la nascencia de las semillas y el porcentaje de
germinación
- Mejora el contenido de materia seca de la planta.
Beneficios de las Sustancias Húmicas en la Producción
de Cultivos
Aproximación económica
- Mejora la utilización de nutrientes reduciendo la necesidad
de fertilizar
-Incrementa la velocidad de crecimiento de las plantas
procurando más altos rendimientos
- Procura un período de crecimiento corto, originando
productos tempranos cara al mercado
- Origina mayor resistencia de las plantas a las enfermedades,
con una reducción de pérdidas
Interacción entre Esferas (Compartimentos) Terrestres
Suelo, flora
y fauna
Formación
del suelo
Biósfera
Pedósfera
Edafosfera
Lixiviación
Ciclo elemental
Intercambio
de energía
Emisones
gaseosas
Atmósfera
Litósfera
Agua del suelo
Hidrósfera
Evaporación
EL SUELO COMO ECOTONO
BIOSFERA
(Material orgánico)
SUELO
LITOSFERA
(Material inorgánico)
ATMOSFERA
(Calor, agua)
Diagrama de Equilibrio del Potencial Red-Ox vs pH:
Sistema C-agua (25 ºC)
Ev
(voltios)
Encuadre
fisicoquímico
de la
Biosfera
(Ev vs.
pH)
-2
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
-1.2
-1.4
-1.6
-1.8
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
4´
H2C2O3
8
9
39
5´
H2CO4
-2
Log PCO2
B
H2CO3-
10
=0
41
13
14
15
16
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
-1.2
-1.4
-1.6
-1.8
40
-4
-6
CO2
CO3=
CO2
HCO3-
Log C=0-2-4-6
a
11 12
CO3=
Log PCO2=0-2-4-6
9´
35
C
0-2-4-6
Log PCH4
H2CO3-
36
10´
11´
37
CH3OH
CH4
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
13
14
15
16
pH
Carbono inorgánico disuelto
Rango de agua
mares
Concentraciones (log)
[CO2] + [H2O]
[H2CO3]
[H+] + [HCO3-]
[H2CO3]
[H+] + [CO3=]
[HCO3-]
Precipitación
[CaCO3] → [Ca2+] + [CO32-]
Disolución
(pH agua mares:
pH (aguas)
aprox. 8,0)
Esquema del Ciclo de C, N, S y P en el Sistema Suelo-Planta
S
Residuos de
plantas
N2
N2 y
N2O
Plantas
Suelo
Suelo
CO2
Fase inorgánica
sólida
CO2
Iones
solubles
Microbios
Residuos
microbianos
CO2
Humus
C
C-0-P
N
S
C-0-S
Pérdidas
(Adaptado de McGill y Cole)
Relación entre el C y N de Suelos de Diferentes Regiones
Coeficientes de correlación
Suelos y localización*
CyS
NyS
C/N/S
C/N/S
Escocia (10 suelos por grupo)
Sobre granitos
0,69
0,94
16,9:1:0,14
Sobre pizarras
0,87
0,82
14,8:1:0,14
Sobre areniscas rojas
0,97
0,98
13,0:1:0,14
Sobre rocas ígneas básicas
0,93
0,90
14,0:1:0.14
Sobre calizas
0,90
0,93
11,3:1:0,13
Todos los suelos
0,87
0,94
14,0:1:0,14
*Para referencias específicas véase Freney y Stevenson.
14 :1: 0,1
Relación entre el C, N y S de Suelos de Diferentes Regiones
Coeficientes de correlación
Suelos y localización*
CyS
NyS
C/N/S
C/N/S
Australia
Suelos agrícolas
Pastizales
0,98
0,98
15:1:0,13
12 :1: 0,1
0,88
0,91
11,3:1:0,12
0,97
13:1:0,13
Nueva Zelanda
Praderas (todas)
Haploboroll arídico (6)
--
--
9,3:1:0,16
Haploboroll típico (13)
--
--
9,4:1:0.15
Haploboroll údico (9)
--
--
11,3:1:0,14
Suelos transicionales
--
--
12,5:1:0,13
Cryoboralf típico (12)
--
--
11,9:1:0,09
12 :1: 0,1
Para refencias específas véase Freney y Stevenson. Resultados de Canadá, Iowa y Brasil.
Los númers en paréntesis significan número de muestras.
Relaciones en el suelo de C orgánico, N total, y P y S
orgánicos
Localización
Número de
suelos
C/N/P/S
Referencia
Iowa
6
11:1:0,1:0,13
Neptune et al.
Brasil
6
19:1: 0,1:0,16
Neptune et al.
10
11:1: 0,1:0,13
Williams et al.
C/N/P/S
Escocia*
- Calizos
13:1:0,2:0,1
- No calizos
40
15:1:0,2:0,14
Williams et al.
Nueva Zelanda**
22
14:1:0,2:0,21
Walker y Adams
India
9
14:1:0,2:0,18
Somani y Sarena
*Valor de S dado referido a S total.
** Los valores para horizontes subsuperficiales (35-53 cm) fueron 105:1:0,4:0,1.
Relación entre el C y N de Suelos de Diferentes Regiones
Coeficientes de correlación
Suelos y localización*
CyS
NyS
C/N/S
0,98
0,97
11,0 :1: 0,13
0,85
0,89
Iowa (USA):
Cultivados (6)
Brasil:
Agrícolas (6)
19,4 :1: 0,16
*Para referencias específicas ver Freney y Stevenson.
Los resultados de Canadá, Iowa y Brasil son más recientes.
Los números entre paréntesis () significan número de muestras
Validez de la relación C/N edáfica
En conclusión, las relaciones entre las relaciones
C/N edáfica oscilan en poco (de 9 a 22, contrariamente
a las relaciones C/N de los vegetales); sin embargo,
desde el punto de vista científico determinar el
contenido de C (o de N) a través de la relación 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 razón C/N (siendo obligada la
determinación exacta tanto de C como de N.
FIN de la INTRODUCCION
Se exponen, a continuación,
los temas a desarrollar
C.S.I.C., SENESCyT y ESPE (Ecuador)
Santo Domingo, Junio, 2014