biologia

ASPECTOS DE LA CARACTERIZACIÓN

BIOLÓGICA DE SUELOS

Diana Fernanda Vera

TEMÁTICA

A. Generalidades de la biota del sueloB. Organismos como factor formador y

modificador del sueloC. Características biológicas en la evaluación

de suelosD. Evaluación de parámetros biológicos

• CASO UNIBAN

GENERALIDADES DE LA BIOTA DEL

SUELO1. El suelo como hábitat.

2. Componentes.3. Aspectos biológicos.

4. Factores ambientales.

1. EL SUELO COMO HÁBITAT

2. COMPONENTES-MICROFLORA EDÁFICA

<100 μm

2. COMPONENTES- MICROFAUNA

2. COMPONENTES-MESOFAUNA

100-300 μm

2. COMPONENTES-MACROFAUNA

>300 μm

Estructuras de reproducción y resistencia¨DPA, calcio

3. ASPECTOS BIOLÓGICOS-ESTRUCTURAS

INCLUSIONES ORGÁNICAS

INCLUSIONES INORGÁNICAS

3. ASPECTOS BIOLÓGICOS-SUSTANCIAS DE RESERVA

3. ASPECTOS BIOLÓGICOS- CRECIMIENTO DISCONTINUO-Sustrato

•Sin aporte continuo de nutrientes, drenaje de células y desechos.•Fase exponencial restringida a algunas generaciones.

4. FACTORES AMBIENTALES-INTERVALOS DE TEMPERATURA Y CRECIMIENTO

4. FACTORES AMBIENTALES-PH

Niveles debajo de 0.2 atm

Requerido Tóxico No requerido para crecimiento pero se utiliza si está

disponible

No es requerido y no

se utiliza

4. FACTORES AMBIENTALES-OXÍGENO

4. FACTORES AMBIENTALES-POTENCIAL OSMÓTICO

Bacterium Aw mínimo

Spirillum 1.00

Pseudomonas .91

Salmonella .91

Lactobacillus .90

Bacillus .90

Staphylococcus .85

Halobacterium .95

• Comunicación célula a célula con liberación de autoinductores. • Buscan células similares en los alrededores (pluricelularidad-acción conjunta).• Conjugación plásmidos, fact. virulencia, genes rizosféricos.

4. FACTORES AMBIENTALES-QUORUM SENSING

Vibrio fisheri

4. FACTORES AMBIENTALES-QUORUM SENSING

TEMÁTICA

• CASO UNIBAN

ORGANISMOS COMO FACTOR FORMADOR Y MODIFICADOR DEL

SUELO1. Aspectos ecosistémicos

2. Organismos modificadores3. Otras funciones

1. ASPECTOS ECOSISTÉMICOS

1. ASPECTOS ECOSISTÉMICOS- CADENA TRÓFICA

2. ORGANISMOS MODIFICADORES-FORMACIÓN DE SUELO

2. ORGANISMOS MODIFICADORES

2. ORGANISMOS MODIFICADORES-FAUNA

Generación de macro y microporosidades

Mezcla y granulacióndel suelo Incremento [Ca,Mg]

Disponibilidad desustratos

Concentración de nutrientes

2. ORGANISMOS MODIFICADORES-MICROFLORA

Cápsulas rodeando células de Streptococcus sp.

Glicocálix

2. ORGANISMOS MODIFICADORES-DESCOMPOSICION DE LA M.O.

2. ORGANISMOS MODIFICADORES-CICLO DE NUTRIENTES

2. ORGANISMOS MODIFICADORES-CLASIFICACIÓN NUTRICIONAL

Tipo nutricionalTipo nutricional Fuente de Fuente de energíaenergía

Fuente de Fuente de carbonocarbono

EjemploEjemplo

Fotoautotrofos Luz CO2 Algas, plantas, bacterias verdes y Proteobacterias

Litoautotrofos

Litoheterotrofos

Compuestos inorgánicos

CO2 H2S Beggiatoa

NH3 Nitrosomonas

NO2 Nitrobacter

Fotoheterotrofos Luz Compuestos orgánicos

Proteobacterias

Organoheterotrofos

Organoautotrofos

Compuestos orgánicos

compuestos orgánicos y CO2

Eucariotes y mayoría de microorganismos

2. ORGANISMOS MODIFICADORES-MINERALIZACIÓN,HUMIFICACIÓN

Sustancias Húmicas: grupos clasificados por su Sustancias Húmicas: grupos clasificados por su tendencia a precipitar o a ser solubles.tendencia a precipitar o a ser solubles.

Mor Mor

Mull Mull

2. ORGANISMOS MODIFICADORES-CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

3. OTRAS FUNCIONES-FIJACIÓN ASOCIADA DE NITRÓGENO

3. OTRAS FUNCIONES-FIJACIÓN LIBRE DE NITRÓGENO

3. OTRAS FUNCIONES-MICORRIZA ARBUSCULAR

3. OTRAS FUNCIONES-SOLUBILIZADORES DE NUTRIENTES

3. OTRAS FUNCIONES-DEGRADADORES DE POLÍMEROS

3. OTRAS FUNCIONES-PROMOTORES DE CRECIMIENTO VEGETAL

TRICHODERMA

AZOSPIRILLUM

3. OTRAS FUNCIONES-CONTROL BIOLÓGICO

Controladores de fitopatógenos en suelos

3. OTRAS FUNCIONES-CONTROL BIOLÓGICO

Controladores de nemátodos plaga

TEMÁTICA

• CASO UNIBAN

CARACTERISTICAS BIOLÓGICAS EN LA

EVALUACIÓN DE SUELOS

1. Levantamientos de suelo y biología 2. Calidad de suelo

3. Parámetros biológicos

“...describe las características de los suelos de un área específica, clasifica los suelos de acuerdo a un sistema...”

-Descripción para su clasificación taxonómica.-Caracterización de las unidades para tener interpretaciones útiles

de funcionalidad y respuesta a los cambios.

• Qué finalidad tendrá el levantamiento?• A qué nivel de detalle es requerido?• Qué variables biológicas resultarán de utilidad?

• FAUNA EDÁFICA VISIBLE???• Respiración.

1. LEVANTAMIENTOS DE SUELO Y BIOLOGÍA

• DISTRIBUCIÓN DE RAÍCES

Zonificación y método de fertilización, diseño de sistemas de riego, etc.

• Según Trocme (1966) la naturaleza del suelo tiene influencia directa en la distribución radicular.

• Índice de vigor= volumen explorado/diámetro del tallo. Relación con el rendimiento. A mayor volumen mayor rendimiento (Kolesnikov, 1971).

• Los atributos físicos del suelo (densidad aparente, agregación, distribución de los poros, etc.), influyen en el desarrollo radicular.

1. LEVANTAMIENTOS DE SUELO Y BIOLOGÍA

2. CALIDAD DE SUELO

Capacidad de un tipo específico de suelo para funcionar en los límites de los ecosistemas naturales o manejados para:

Sostener la productividad vegetal y animal.

Mantener o incrementar la calidad de las aguas y el aire.

Soportar la salud y vida humana.

Sostener la actividad, diversidad y productividad biológica.

Regular y dispensar el agua y el flujo de nutrientes.

Filtrar, controlar, degradar, inmovilizar y detoxificar materiales y residuos orgánicos e inorgánicos.

Reservar y reciclar nutrientes y otros elementos de la biosfera.

Proveer soporte a las estructuras socioeconómicas asociadas con la habitación humana.

2. CALIDAD DE SUELO-FUNCIONES

Inherente: Propiedades innatas del suelo, determinadas por los factores de formación (textura, mineralogía). Permiten comparar un suelo con otro y evaluar su capacidad.

Dinámica: Características dependientes del uso y manejo del suelo, modificadas en un lapso de tiempo más corto. Permiten evaluar los efectos que tiene el manejo sobre la salud del suelo, permitiendo comparar diferentes sistemas o tratamientos.

2. CALIDAD DE SUELO-INHERENTE Y DINÁMICA

2. CALIDAD DE SUELO-FORMATOS

USDA, SQI, Natural Resources Conservation Service, 1999

3. PARÁMETROS BIOLÓGICOS-MICROFLORA

INDICADOR MEDIDA

Biomasa microbiana

Conteo directo Fumigación con cloroformo Producción de CO2

Respiración sustrato-inducida Relación respiración/biomasa AFLPs

INDICADOR MEDIDA

Ciclaje de Carbono Respiración Relación respiración/biomasa Descomposición de la materia orgánica Actividad enzimática

Ciclaje de Nitrógeno Mineralización de N Nitrificación Denitrificación Fijación de N

INDICADOR MEDIDA

Actividad microbiana Síntesis de ADN Síntesis de proteína Producción de CO2

Biodiversidad y resiliencia microbiana

Conteo directo Aislamiento selectivo en placas Patrones de utilización de C y N Patrones de enzimas extracelulares AFLP

3. PARÁMETROS BIOLÓGICOS-FAUNA

Microdepredadores: Estimulan la degradación de la m.o.

Transformadores de hojarasca: Formadores de estructura, enriquecen la microflora. Sensibles a alteraciones ambientales.

Ingenieros del ecosistema: Generadores de estructuras, cambios drásticos en manejo. Las actividades de las lombrices en el suelo incrementan el movimiento del agua, la ruptura de residuos y su distribución, enriquecen el suelo y mejoran su estructura y estabilidad. Indican un sistema saludable con condiciones favorables de humedad.

TEMÁTICA

• CASO UNIBAN

EVALUACIÓN DE

PARÁMETROS BIOLÓGICOS

1. Evaluación en campo2. Evaluación en laboratorio

1. EVALUACION EN CAMPO-RESPIRACIÓN

Registro por tubo Drager

1. EVALUACION EN CAMPO-LOMBRICES

30 x 30 x 30 cm - superficie

1. EVALUACION EN CAMPO-DISTRIBUCIÓN DE RAÍCES

• Conteo por horizontes.• De acuerdo a sus diámetros (<1, entre 1 y 5,>5cm).

1.5m 3.5m 5m0

m 2 m2 m2 m

2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO - FAUNA EDÁFICA

• Índice de riqueza (s): # de grupos diferentes contenidos en un determinado espacio (p. ej. número de especies biológicas, edafotaxa, etc.

Sitio 1 Sitio 2 Sitio 3

5/sitio 3/sitio1/sitio

• Índice de equitatividad

"s" es la riqueza; "Pi" # individuos o biomasa de la especie "i" en el total de las muestras.

Sitio 1 Sitio 2

Sitio 3

6.4 91

• Índice de diversidad de grupos taxonómicos. Las medidas de diversidad han de hacer referencia a un espacio. Las unidades del índice de Shannon: bits/individuo

“ni” es el valor de importancia de la clase i y puede evaluarse mediante abundancia o biomasa. Hmáx = log2 s.

• Índice de diversidad de grupos tróficos.

Sitio 1: H=1.701 Hmax= 2.24

Sitio 3: H=1.732 Hmax= 1.732

Sitio 2: H=0 Hmax=0

2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO-CULTIVO EN MEDIOS

Nitrificación, denitrificación

Celulólisis

2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO-MEDICION DE RESPIRACIÓN

0.1 < X <2 mg CO2/g/24h

2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO- CUANTIFICACIÓN DE MICORRIZAS Y ESPORAS DE M.A.

2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO-ENZIMAS

Fosfatasas Ureasas Glucosidasas Deshidrogenasa

s Quitinasas Etc.

2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO-TÉCNICAS MOLECULARES

CASO UNIÓN DE BANANEROS DEL URABÁ

• Muestreo en el lugar del perfil modal de 21 unidades cartográficas diferentes.

• Determinación cuantitativa de grupos funcionales de importancia crítica en el reciclaje de la materia orgánica presente en los suelos (microorganismos celulolíticos, fijadores de nitrógeno, solubilizadores de fosfato, oxidantes de azufre, denitrificantes, amonificantes y nitrificantes).

• Evaluación de indicadores de perturbación del medio edáfico, como la meso y microfauna.

• Producción de 10 mapas de distribución de los grupos de organismos.

• Análisis de factibilidad técnica del desarrollo de biopreparados.

Indice de Riqueza para Mesofauna

Fincas

Indice de Dominancia de Simpson para Mesofauna

Fincas

Indice de Diversidad de Shannon-Wiener para Mesofauna

Fincas

Mesofauna

bosques

1 a 5 años

6 a 10 años

11 a 15 años

Abundancia de organismos de la mesofauna

CCA de las variables bióticas y ambientales

CONCLUSIONES

• Se evidenciaron diferencias entre las fincas con mejores condiciones bióticas, más productivas y cuya composición era similar a los bosques.

• Se detectó por medio de PCA la existencia de fenómenos que afectan negativamente la productividad del cultivo y que involucran la pérdida de nutrientes disponibles, uno relacionado con el lavado de algunos de ellos y otro relacionado con inmovilización.

• Se encontraron diferencias de datos de abundancia de microflora fijadora de N y nitrificante entre unidades control y fincas, siendo el ciclo del nitrógeno uno de los más afectados por las prácticas de cultivo. Los fijadores de nitrógeno podrían ser utilizados como indicadores en estudios subsecuentes.

• Cinco fincas mostraron altas abundancias de organismos denitrificantes: Descompensación de nitrógeno ingresado. Posibles causas relacionadas con saturación hídrica o exceso de fertilización nitrogenada. Permite tomar medidas de control para reducir pérdidas de nitrógeno.

• Se estableció un gradiente de distribución de fincas condicionado por la diversidad y abundancia de la mesofauna, éstas parecen presentar características ambientales o de manejo favorables.

CONCLUSIONES

Gracias

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