biologia
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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
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
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]
pH
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
Moder
Turba
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
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
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
3. PARÁMETROS BIOLÓGICOS-MICROFLORA
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
3. PARÁMETROS BIOLÓGICOS-MICROFLORA
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
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
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
1.9
m 2 m2 m2 m
1.9
m
1.9
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
2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO - FAUNA EDÁFICA
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.
2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO - FAUNA EDÁFICA
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.
2. EVALUACIÓN EN LABORATORIO - FAUNA EDÁFICA
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
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
0
10
20
30
40
50
60
70
Fincas
Riq
uez
a
Indice de Dominancia de Simpson para Mesofauna
0
0.1
0.2
Fincas
Val
or D
omin
anci
a
Indice de Diversidad de Shannon-Wiener para Mesofauna
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
3.2
3.4
Fincas
Val
ore
s
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Mes
A
Mes
A'
Orib
B
Orib
B'
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B''
Orib
C
Mes
C'
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DO
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Orib
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G
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G'
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G"
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Gv
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Orib
H
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H'
Orib
H"
Pros
I
Pros
I'
Mes
K
Orib
K'
Pros
L
Pros
L'
Pros
L"
Orib
MM
esN
Mes
N'
Mesofauna
Ab
un
da
nci
a
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