QUIMICA DE SUELOS

COMPOSICIÒN DE LA MATERIA ROGRANICA: La m. o. del suelo es la sustancia muy compleja, de naturaleza variable y de origen diverso. contiene un sinnúmero de materiales muy variantes y de origen diverso: los materiales son los siguientes: -CARBOHIDRATOS: incluye azucares, almidones, celulosa, constituye el 1 al 28 % de la m. o. -Proteínas, aminoácidos, y otros derivados nitrogenados -Grasas, aceites y ceras. Alcoholes, aldehídos, cetonas y otros derivados oxidados inestables. -Ácidos orgánicos (ácido acético, que puede alcanzar un miliequivalente por cada 100 g de suelo. -Minerales como acido, fósforo,azufre,hierro,magnesio y potasio. -Productores diversos de gran actividad biológica como hormonas, enzimas, antibióticos así como otras sustancias muy activas en pequeñas concentraciones.

LA MATERIA ORGÁNICA Origen y ciclo de la materia orgánica La materia orgánica del suelo está formada por una acumulación de residuos en distintos grados de descomposición y en parte re-sintetizados, gracias a la acción de Edafología y Climatología Forestal. Tema 7.- Los componentes del suelo los organismos del suelo. Se puede dividir en dos grandes grupos: la materia orgánica fresca (materia orgánica no humificada) y el humus:

- La materia orgánica fresca es la materia prima para la formación de sustancias húmicas y está integrada por: 1.-Biomasa vegetal (mayoritaria) senescente (necromasa) procedente de la parte aérea de la vegetación y raíces y de restos, deyecciones y secreciones de animales. Constituye una fuente de energía para las comunidades saprofitas que la consumen. 2.-Biomasa microbiana, masa de microorganismos y microfauna menores de 5 x 10-3 micras.

- Humus: Es una sustancia amorfa formada por un complejo de productos orgánicos de naturaleza coloidal originado por un doble proceso de descomposición y síntesis de los despojos orgánicos del suelo. Presenta uniones débiles con la fracción mineral y están originados por la acción microbiana y procesos abióticos. Suponen de un 60 al 80 % de la materia orgánica (MO) del suelo.

El proceso de humificación implica tanto la descomposición del material original como la mayor omenor síntesis de esta descomposición. Parte del material de partida es mineralizado directamente (mineralización directa). En el humus se integra, asimismo, una mayor o menor cantidad de nitrógeno incorporado por los organismos fijadores. El humus es, pues, un complejo de compuestos orgánicos más o menos polimerizado que, lentamente, sufre una mineralización progresiva sin perjuicio de que algunos iones finales vuelvan a ser reincorporado al humus en un proceso de síntesis.

La materia orgánica del suelo puede presentarse de varias formas: puede estar íntimamente mezclada con la fracción mineral del horizonte superficial (A); puede estar acumulada en un horizonte profundo (Bh); o puede formar capas discretas sobre la superficie (O, H)

El humus es una sustancia químicamente muy compleja El humus es una sustancia químicamente muy compleja. Son sustancias de alto peso molecular con una estructura amorfa. Sus componentes esenciales son los ácidos fúlvicos, los ácidos húmicos y la humina. Todos estos compuestos están formados por núcleos aromáticos unidos entre sí por cadenas alifáticas y por grupos funcionales de carácter ácido. Es una serie continua de manera que los ácidos fúlvicos son los compuestos más sencillos, incluso solubles en agua, que pueden evolucionar, en determinadas condiciones, en el sentido ácidos húmicos humina por polimerización progresiva de los núcleos con disminución de la importancia relativa de las cadenas alifáticas.

Los ácidos húmicos se pueden dividir en fracciones más o menos polimerizadas: ácidos himatomelánicos, ácidos húmicos pardos y ácidos húmicos grises, que son los de mayor grado de polimerización de este grupo. Los grupos carboxilicos COOH proporcionan una carga superficial negativa que confiere propiedades coloidales. Es bastante estable y tiene una gran capacidad de cambio. Los ácidos fúlvicos tienen la capacidad de unirse a hidróxidos de hierro y aluminio haciéndose más solubles (pseudosolubles) y fáciles de mover en el suelo.

La marcha bioquímica de descomposición y sístesis de residuos orgánicos y, por consiguiente, las proporciones relativas de ácidos fúlvicos, ácidos húmicos y humina dependerá de las características de los despojos que caen al suelo y de las condiciones ambientales en que se realizan los procesos de descomposición.

Condiciones ambientales Las condiciones climáticas (temperatura y cuantía y reparto de las precipitaciones) junto con las condiciones especificas del suelo (aireación o saturación de agua, riqueza de bases) determina qué microorganismos (bacterias, hongos, actinomicetos) pueden participar en la descomposición y síntesis y qué velocidad que van a tener estos procesos. La influencia de los grupos de microorganismos en la formación del humus se discutirá en el próximo tema con mayor detenimiento.

Calidad de los despojos originales Dadas unas ciertas condiciones ambientales, la calidad del humus depende del tipo de vegetación que vive sobre el suelo. Fundamentalmente, las condiciones que definen la calidad de los despojos son: Contenido en nitrógeno. Los residios vegetales dan humus de mejor calidad cuanto más baja es la relación C/N, esto es, mayor la riqueza en nitrógeno, ya que este elemento es el que con más facilidad se encuentra deficitario en los suelos.

Contenido en compuestos orgánicos solubles. Es positiva la presencia de compuestos solubles ya que favorecen la presencia de una microflora muy abundante que favorece los procesos de descomposición Riqueza en cationes metálicos. Contribuye a amortiguar la acidez del suelo y permite unas condiciones bióticas mejores para la presencia de actinomicetos y bacterias, que son los microorganismos que dan lugar a un humus de mayor calidad. Para evaluar la calidad del humus se suelen emplear varios criterios: Criterios morfológicos Criterios fisicoquímicos Criterios Microbiológicos

- Criterios Microbiológicos: Un análisis de los microorganismos descomponedores y sintetizadores presentes permiten estimar la calidad del humus presente.

Tipos de humus Los conceptos anteriores llevan a establecer 6 tipos distintos de humus,en los cuatro primeros no va a existir un periodo de encharcamiento prolongado, mientras que en los dos últimos el encharcamiento es prolongado o continuo. Mull cálcico En este tipo la relación C/N en el horizonte superficial es inferior a 12 y el tanto de saturación es superior a 75. Se forma en condiciones de clima templado-cálido y con abundancia de Calcio que proporciona pH superiores a 7. La actividad de la microflora es muy intensa y predominan los compuestos más polimerizados (humina y ácidos húmicos grises). Los residuos vegetales se transforman con rapidez con lo que no existe más que eventualmente una capa de MO fresca sobre el suelo no incorporada a la parte mineral.

Mull forestal En este tipo la relación C/N en el horizonte superficial está comprendido entre 12 y 15 y el tanto de saturación oscila entre 25 y 75. Se forma cuando existen condiciones favorables para la actividad microbiana pero algo inferiores al caso anterior: clima templado o cálido, roca caliza muy lavada o roca silícea rica en cationes y generalmente vegetación de frondosas. El pH del suelo oscila entre 5,5 y 6,5. Los residuos se transforman con rapidez y sólo en ocasiones se aprecia una capa de MO fresca no incorporada a la fracción mineral. Predominan los compuestos más polimerizados (humina y ácidos húmicos grises).

Moder En este tipo la relación C/N en el horizonte superficial está comprendido entre 15 y 25 y el tanto de saturación oscila entre 15 y 25. En los climas templados corresponde normalmente a suelos con un pH entre 4,5 y 5,5 y responde esencialmente a los formados bajo roca madre silícea y bajo bosque de coníferas o bajo bosque de frondosas cuando la roca madre es pobre en cationes o/y el clima es muy lluvioso. En climas fríos el moderse presenta sólo bajo vegetación de praderas en los que la descomposición de los restos orgánicos es fácil a pesar de las bajas temperaturas. Suele aparecer ya una capa de 2 a 5 cm de MO fresca.

Mor En este tipo la relación C/N en el horizonte superficial es superior a 25 y el tanto de saturación es inferior a 15. Es el tipo de humus de más lenta evolución ya que la actividad de los microorganismos más activos en la descomposición (bacterias y actinomicetos) está muy atenuada. Se suelen distinguir dos orígenes del humus mor: En clima frío, la falta de temperatura reduce la actividad microbiana y las dificultades para la alteración química de los minerales hace que su incorporación al suelo sea muy escasa con la que la elevada acidez restringe aún más la actividad de bacterias y actinomicetos. Es el mor de tipo zonal. En clima templado el mor sólo puede ser causado por una extrema acidez (pH < 4). Para ello es necesario que la roca sea muy pobre en cationes, al igual que los restos vegetales (vegetación acidificante), la pluviosidad sea elevada y facilite el lavado de cationes y el suelo sea permeable para favorecer el flujo de agua. Es el mor intrazonal. En este caso la mineralización es muy lenta y existe una espesa capa (5 a 20 cm) de restos orgánicos incompletamente transformados. Debajo de ella el horizonte húmico presenta materia orgánica y mineral yuxtapuesta, pero no unidas. Hay una gran abundancia de ácidos fúlvicos.

Anmoor Se produce cuando el horizonte superficial está casi siempre saturado de agua pero se seca en determinados periodos. En este caso la actividad microbiana es alternante: microvida acuática en el periodo de encharcamiento y aerobia en el periodo seco. Los organismos se enquistan en el periodo desfavorable. La demolición de restos orgánicos es relativamente importantey hay una cierta mezcla de fracción mineral y materia orgánica. El horizonte gumífero suele ser espeso, plástico y muestra manchas de hierro debido a las alternancias de oxidación y reducción.

Turba Se produce en medio saturado de agua de forma permanente. Aquí, las bacterias anaerobias destruyen la celulosa sin proporcionar humus. Los compuestos orgánicos se van acumulandoen capas de gran espesor compuestas por ligninapoco transformada que da al conjunto un aspecto fibroso.

Papel de la materia orgánica en el suelo La materia orgánica del suelo juega un papel fundamental en edafología fundamentalmente por los siguientes aspectos: 1. Condiciona el ciclo de los elementos nutritivos en una doble vertiente: A través de los procesos de mineralización directa o progresiva incorpora al suelo cationes y aniones imprescindibles para la nutrición vegetal La materia orgánica, al tener carácter coloidal fija iones de la solución del suelo, los cuales quedan débilmente retenidos, están en posición de cambio. Evita por tanto que se produzcan pérdidas de nutrientes en el suelo. La capacidad de cambio es de 3 a 5 veces superior a la de las arcillas, es por tanto una buena reserva de nutrientes. 2. Da lugar a una buena estructura, estable. Las sustancias húmicas tienen un poder aglomerante, las cuales se unen a la fracción mineral y dan buenos flóculos en el suelo originando una estructura grumosa estable, de elevada porosidad, lo que implica que la permeabilidad del suelo sea mayor.

Tiene una gran capacidad de retención de agua lo que facilita el asentamiento de la vegetación, dificultando la acción de los agentes erosivos 4. Protege al suelo de la erosión. Los restos vegetales y animales depositados sobre la superficie del suelo lo protegen de la erosión hídrica y eólica. Por otra parte, como ya hemos mencionado, el humus tiene un poder aglomerante y da agregados que protegen a sus partículas elementales de la erosión. 5. Protege al suelo de la contaminación. La materia orgánica adsorbe plaguicidas y otros contaminantes y evita que estos percolen hacia los acuíferos. 6. Es un agente de alteración por su carácter ácido. Descompone los minerales. 7. Es un aporte de nutrientes a los microorganismos y fuente de energía. 8. Influye notablemente en el ciclo de energía de los ecosistemas. Un suelo que tiene un 4% de MO encierra de 350 a 400 millones de kcal de energía potencial por ha, lo que equivale al poder calórico de 20 Tm de antracita.

LOS COMPLEJOS ORGANO-MINERALES Es notable la facilidad con la que la materia orgánica tiende a unirse con la fracción mineral, en particular con los cationes, arcillas y óxidos de hierro y aluminio, mediante uniones de tipo físico-químico formando complejos organominerales cuyas características se relacionan con la mayor parte de las propiedades físicas y fisicoquímicas de los suelos. Suelos neutros, aireados y biológicamente activos En estas condiciones, la humificación es muy intensa, llegando hasta ácidos húmicos o huminas, poco móviles de elevado peso molecular. En estas condiciones la arcilla es estable, existe en el medio cationes de calcio, magnesio... que actúan como coagulantes y se obtiene un complejo materia orgánica - Ca++ - arcilla que permanece floculado, (es estable) y favorece la formación de estructura en el suelo.

- Suelos ácidos y biológicamente poco activos Ahora la materia orgánica no se polimeriza, existen muchos compuestos orgánicos ácidos poco polimerizados, hay poca actividad microbiana. En estas condiciones la materia orgánica tiene un fuerte carácter ácido y está compuestafundamentalmente por ácidos fúlvicos. Las arcillas son inestables y se descomponen. En el suelo hay pocos cationes (medio ácido) pero a estos pH existen Fe+++ y Al+++ en la solución del suelo y se forman complejos organominerales del tipo: ácidos fúlvicos – hidróxidos de Fe+++ ácidos fúlvicos – hidróxidos de Al+++ que son solubles o pseudosolubles dando lugar al proceso de podzolización Todos ellos, pero sobre todo los últimos, tienen una gran importancia en las propiedades físicas y químicas de suelo porque tienen propiedades coloidales.