BIOLOGIA DE SUELOS. EL SUELO: COMPONENTE CENTRAL DE LOS AGROECOSISTEMAS SUELO SANO  Producción de cultivos Sanos y nutritivos.  Distribución del flujo.

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1 BIOLOGIA DE SUELOS

2 EL SUELO: COMPONENTE CENTRAL DE LOS AGROECOSISTEMAS SUELO SANO  Producción de cultivos Sanos y nutritivos.  Distribución del flujo del agua en el ambiente.  Amortiguador de los cambios ambientales R. C0 2 y Biodiversidad

3 Fertilidad del suelo SUSTENTABILIDAD DE LOS AGROECOSISTEMAS MEJORAMIENTO Y CONSERVACIÓN Productividad del suelo

4 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD BIOLÓGICA DE SUELO PROPIEDADES INTRINSICAS CAPACIDAD PRODUCTIVA. AMORTIGUADOR AMBIENTAL Un agroecosistema sustentable  Mantener su productividad a largo plazo  Promover la calidad del medio ambiente y los recursos base de los cuales depende la agricultura.  Económicamente viable.  Mejorar la calidad de vida de los agricultores y la sociedad.

5 La vida del suelo: un indicador de su fertilidad

6 La fauna del suelo (fauna edáfica, edafofauna o pedofauna) LA FAUNA DEL SUELO Indicador de fertilidad y estabilidad De acuerdo al tamaño se clasifica en tres categorías: Macrofauna: Organismos mayores a 2 mm Mesofauna: Organismos 0.2 - 2 mm Microfauna: Organismos <0.2mm Procesos físicos- químicos

7 La fauna del suelo: Un recurso natural aprovechable  Descomposición de la materia orgánica.  Ciclaje de nutrientes  Bioturbación  Formación de estructura.  Porosidad del suelo  Equilibrio fase aire- agua.  Relación suelo-planta- animal.  Supresión de enfermedades y insectos dañinos.

8 LA MACROFAUNA DEL SUELO F: Anelida C: Oligocheta: lombrices de tierra Entriqueidos F: Artropoda C: insecta: Hymenóptera, coleóptera, collembola C: arachnida: acari C:diplopoda: mil pies. C: Quilopodos: cien pies F: Mollusco C: Gasteropoda quilopodos Diplopodos insectos La edafofauna en Colombia esta agrupada: 5 filones: 11 clases: 54 ordenes y 274 familias Anelidos

9 MESOFAUNA DEL SUELO  Descomposición de la materia orgánica  Ciclaje de nutrientes  Contribuye al desarrollo de la biomasa microbiana  Mantiene a los microorganismos en estado activo  indicadores excelentes de la calidad del suelo Los ácaros del suelo ORIBATIDOS ASTIGMATOS GAMASIDOS UROPODINOS PROSTIGMATOS

10 Colémbolos Ácaros del suelo

11 LA MICROBIOTA DEL SUELO  Principales microorganismos del suelo: bacterias, hongos, actinomicetos, levaduras, algas verde azules, algas verdes, nematodos y protozoarios.  En los primeros horizontes hay mayor actividad biológica.

12 LOS MICROORGANISMOS DEL SUELO Y SU RELACIÓN CON LA FERTILIDAD favorecen el enraizamiento captación de nutrientes producen fitohormonas incrementan la resistencia/tolerancia protegen a la planta contra patógenos intervienen en los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes descomponen sustancias tóxicas mejoran la estructura del suelo.

13 MICROORGANISMOS DEL SUELO BACTERIAS HONGOS ACTINOMICETOS 1 Millón spp 1.5 Millones 20-60 % 3.100 descritas 5% descrito 10 5 -10 8 /g 2-9 x 10 9 /g 10 4 -10 6 /g Alta diversidad molecular y química Utilización de un amplio espectro de fuentes de energía; presentes en prácticamente todos los ecosistemas.

14 LA MICROBIOTA DEL SUELO No. de bacterias/g suelo : 10 6 - 10 9. Distribución en el suelo : No homogénea sigue la M.O. HorizonteProfundidad cm Número 10 6 ufc/g A1 A2 A2/B1 B1 B2 3-8 20-25 35-40 65-75 135-145 7.8 1.8 0.47 0.01 0.001 Diversidad bioquímica Gran impacto en el suelo Bacterias: Pseudomonas sp Thiobacillus ferrooxidan Clostridium spp Rhizobium spp Azotobacter spp

15 LA MICROBIOTA DEL SUELO Clasificación fisiológica de las bacterias:  Bacterias autotróficas y autotróficas facultativas:  Bacterias nitrificantes.  Bacterias del azufre.  Bacterias del hierro y del metano.  Bacterias heterotróficas:  Bacterias esporógenas: Bacillus spp y Clostridium spp.  Bacterias no esporógenas: Pseudomonas fluorescens  Bacterias termófilas.  Bacterias desnitrificantes y reductoras de sulfatos.  Bacterias celulolíticas.  Bacterias fijadoras de nitrógeno.

16 LA MICROBIOTA DEL SUELO Unicelulares o pluricelulares Eucarióticos Aerobios Heterótrofos con nutrición absortiva. pH : neutro a ácido Versátiles en morfología. Los cuerpos fructíferos de los basidiomicetos y ascomicetos se producen en la superficie del suelo HONGOS DEL SUELO

17 LA MICROBIOTA DEL SUELO Mejor desarrollo en suelos secos. Activos descomponedores de la materia orgánica. Control biológico. Membranas celulares con quitina y glucano. Almacenan glucógeno y no almidón. Saprofitos, parásitos, simbióticos, predatores. Amplia utilización en procesos industriales. HONGOS DEL SUELO

18 LA MICROBIOTA DEL SUELO Actinomicetos Reacción al método de Gram  Unicelulares  Micelio ramificado  Aerobios  Crecimiento no exponencial  Producen antibióticos : estreptomicina, tetraciclina, terramicina.  Principalmente mesófilos  pH óptimo: neutro  Principalmente en suelos secos  Géneros principales en el suelo: Nocardia, streptomyces, thermoactinomyces, Frankia.

19 LA MICROBIOTA DEL SUELO Amplia distribución Unicelulares y filamentosas Producción de materia orgánica Contribuyen a la fertilidad de los suelos Desintegración de rocas Reducción de la erosión Adición de oxígeno a suelos inundados Capacidad para fijar nitrógeno. Algas del suelo

20 Azolla –Anabaena UN RECURSO PARA LA PRODUCCIÓN AGROPECUARIA Azolla : helecho acuático nativo de Asia, Africa y America. Distribución geográfica amplia Se produce vegetativamente por fragmentación. Flotación libre Puede acumular 2-4 kgNha/día 100 a 1564 kgN/ha/año. Entre 62 al 75% del N fijado es liberado como amonio y es rápidamente disponible para la planta.

21 NEMATODOS: Phylum: nematoda Generalidades Ampliamente distribuido. Grupo muy diverso. Se estima de 10 a 20 millones/m 2.. Eucariontes, multicelulares, no segmentados. La mayoría son fusiformes o vermiformes Siguen la M.O. Se concentran en la superficie de las raíces de las plantas. Miden: 0.5-1.5 mm de long. y 10 a 30 mmicras de diam.

22  Descomposición de materiales orgánicos.  Ciclaje de nutrientes.  Control biológico.  Sucesión microbiológica.  Indicadores biológicos: cosmopolitas y otros sensibles a los fluctuaciones ambientales. FUNCIONES DE LOS NEMATODOS EN LOS ECOSISTEMAS.

23 LA MICROBIOTA DEL SUELO PROTOZOA Organismos animales unicelulares. Se clasifican por sus medios de locomoción algunos se mueven por cilios, otros por flagelos y un tercer grupo por peudopodos. Se considera que el papel de los protozoos en el suelo esta relacionada con la regulación de la población bacteriana Sobreviven en condiciones adversa. En un suelo arable : 10 5 flagelados/g, 10 3 amebas/g y 10 2 ciliados

24 ¿COMO MEDIR LA DIVERSIDAD DE MACRO-MESOINVERTEBRADOS?  Índices de riqueza de especies:  Modelos de abundancia de especies :  Abundancia proporcional de especies. Una alta uniformidad INDICES DE BIODIVERSIDAD BIODIVERSIDAD Riqueza de especies Uniformidad Una elevada diversidad

25 RIQUEZA Y UNIFORMIDAD

26 DENSIDAD: Numero de especies/por área de recolección Numero de especies/m 2 ÍNDICE MARGALEF (1974) : D MG = (S-1) / ln N donde S es el número de especies recogidas y N es el número total de individuos. Índices de biodiversidad INDICE DE SHANNON: Todas las especies representadas En la muestra H’= -Σ p i lnp i donde p i abundancia proporcional Proporcional de la i –énsima especies : n i /N

27 INDICE DE SIMPSON: Individuos extraídos al azar en una población grande Pertenezcan a diferentes especies D= Σ (ni (ni-1)/(N(N-1) donde N = numero de individuos ni= numero de individuos/especie LA UNIFORMIDAD: E= H’/ln S donde S= No de especies Índices de biodiversidad INDICE DE BRILLOUIN: cuando se estima la diversidad de muestras no aleatorias Muestras en trampas: HB=(ln N! –Σ ln ni!)/N donde N= numero total de individuos y ni= numero de individuos/ especie.

28 MÉTODO NELSON

29 EMBUDO DE BERLESSE Muestreo de mesofauna  Definición de los sitios de muestreo  Definición de la frecuencia de muestreo  Toma de la muestra.  Metodología de montaje de la muestra - tela toldillo humedecida - 24 horas de oscuridad - 48 de luz  Separación y conteo de los individuos

30 Densidad de individuos en cada tratamiento EFECTO DEL FOLLAJE DE Bauhinia purpurea SOBRE LA MACROFAUNA DEL SUELO T1: Control T2: 100% de follaje T3: 50% de follaje Sánchez, A. 2002.

31 V-52: Sistema silvopastoril. V-47: Panicum maximun IMPACTO DE LOS SISTEMAS SILVOPASTORILES EN DIFERENTES UNIDADES LECHERAS SOBRE LA MACROFAUNA Sánchez, S., 2002

32 CARACTERIZACIÓN MICROBIOLÓGICA DE SUELOS  Cuantificación de bacterias, hongos y actinomicetos  Determinación de grupos funcionales de microorganismos.  Respiración del suelo.  Capacidad de mineralización o amonificación N - NH4.  Capacidad de nitrificación de un suelo.  Capacidad de desnitrificación.  Actividad enzimática el suelo: deshidrogenas, desmolasas Fosfato ácida y Fosfata alcalina.  El carbono en la materia orgánica.  El nitrógeno en la materia orgánica.

33 RECUENTO DE MICROORGANISMOS DEL SUELO Conteo en placa con siembra en superficie Conteo en placa con siembra en profundidad  Medios de cultivos selectivos para bacterias, hongos y actinomicetos  Diluciones seriales: Hongos: 10 -2 10 -3 10 -4  Bacterias: 10 -4 10 -5 10 -6 Actinos: 10 -3 10 -4 10 -5  pH: T: 28 0 C – 37 0 C.  Muestra de suelo: Diluida en solución salina al 0.85%  Agitación por 15 minutos.  Siembra con un ml del sobrenadante  Conteo y registro a las 24 horas de UFC/g de suelo seco

34 ENZIMAS DEL SUELO  Agentes catalíticos producidos por las células vivas.  El estudio del contenido de enzimas en el suelo como una medida de su actividad biológica y su fertilidad fue introducido por Hoffman (1951).  Las actividades enzimáticas pueden mejorar nuestro conocimiento sobre el efecto de plaguicidas, enmiendas orgánicas y otros compuestos sobre la calidad de los suelos. Hidrolasas, desmolasas, oxidasas, transferasas. Fosfatasas, celulasas, amilasas, Deshidrogenasas,

35 CUANTIFICACIÓN DE MICORRIZAS

36 standarización Extracción DNA esporas Extracción DNA raíces Condiciones de PCR Aislamiento de esporas Identificación morfologica de esporas a nivel de género Identificación morfotipos

37 CUANTIFICACIÓN DE LA ACTIVIDAD RESPIRATORIA DEL SUELO Diferentes métodos: Manométricos, gravimétricos por titulación o por la cantidad de oxigeno utilizado por los organismos. La respiración del suelo es la producción del bióxido de carbono (CO2) como resultado de actividad biológica en el suelo por los microorganismos, las raíces vivas, los macroorganismos y mesoorganismos

38 CUANTIFICACIÓN DE LA ACTIVIDAD RESPIRATORIA DEL SUELO Las reacciones químicas que se realizan en el sistema son las siguientes: C02 + 2 NaOH Na2CO3 + H2O + NaOH Na2CO3 + BaCl2 Ba CO3 + 2NaCl NaOH (no combinado) + HCl NaCl + H2O ml HCl (testigo) - ml HCl (muestra problema transformada en Na2CO3 ) = ml de NaOH ml de NaOH X N del HCl X 22 = mg de C02

39 METÓDOS BIOLÓGICOS PARA DETERMINAR INSUFICIENCIAS MINERALES  Uso de microorganismos afectados por insuficiencias  Método sencillo y preciso  Curva para correlacionar la cantidad del elemento con el crecimiento del Microorganismo.  Crecimiento del microorganismo estará en razón directa del elemento en el suelo  Microorganismos usados: Aspergillus niger, Azotobacter chroococcum, Cuningamella blakesleana

40 DETERMINACIÓN DE FÓSFORO Y POTASIO EN ELSUELO. METODO DE NIKLAS Sacarosa -------- 10% (NH 4 ) 2 SO 4 ----------- 0.6% MgSO 4 ------------ 0.1% ZnSO 4 ------------ 0.01% CuSO 4 ------------- 0.001% FeSO 4 ------------ 0.001% Ácido cítrico------- 1% Determinación De potasio NH4 H2PO4 Determinación De fósforo K2SO4 Medio de cultivo

41 DETERMINACIÓN DE FÓSFORO Y POTASIO EN ELSUELO. METODO DE NIKLAS Microorganismo usado: Aspergillus niger Fósforo: 5 gramos de la muestra Potasio: 3 gramos de la muestra Inoculación: una gota de suspensión de esporas Incubación: Una semana Secado del micelio: 12 horas 60 0 C 2 horas 85 0 C Peso constante 105 0 C 1 g de micelio contiene 0.004 g de P 2 0 5 1 g de micelio contiene 0.002 g de K 2 0

42 MUCHAS GRACIAS