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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo

Soraya P. Alvarado OchoaOctubre 31, 2008

Quito, 29-31 de Octubre del 2008

Octubre 31, 2008


Tópicos:Tópicos:

Conceptos generalesConceptos generales Ciclo global del carbonoCiclo del carbono terrestreCiclo del carbono terrestreComponentes de la materia orgánica

Descomposición de compuestos orgánicos en el suelo

Mecanismos de estabilización de la materia orgánica en el suelo


g


Ciclo Global del Carbono

Quito, 29-31 de Octubre del 2008 (Brady y Weil, 2002)


Transformaciones del Carbono Terrestre



Composición del Suelo

Sólido

Aire20-30%

Mineral45%

AguaSólido

Orgánico5%

g20-30%

Rangos de Materia Orgánica en Suelos• Horizontes superficiales de suelos minerales: 0.5-5%

• Mollisoles: 5%

• Andisoles: 6-35%


• Histosoles: 100%


Funciones de la Materia Orgánicag

Capacidad de intercambio catiónico

Capacidad de retención de agua

Reservorio de nutrientes para las plantas

Fuente de energía y constituyentes paraFuente de energía y constituyentes para microorganismos

Estimulante directo del desarrollo deEstimulante directo del desarrollo de plantas



Componentes de la Materia Orgánica

Materia Orgánica

Organismos vivientes:Biomasa

Sustancias orgánicas que no son tejidos: Humus

Tejidos muertos identificables

S t i S t iSustancias húmicas

Sustancias no-húmicas

Extracción con base (NaOH)

Orgánica Insoluble

Orgánica soluble

Huminas

Ácidos Ácidos

Precipitado

Tratado con ácido (pH 1)

Soluble

Ácidos Húmicos

Ácidos Fúlvicos


(Stevenson, 1994)


Sustancias HúmicasRepresentan 60-80% de la materia orgánica

Moléculas de estructura y composiciónMoléculas de estructura y composición variableProducto de procesos de condensación deProducto de procesos de condensación de productos simples y complejos de descomposición microbiana de residuosdescomposición microbiana de residuos orgánicosResistentes al ataque microbianoResistentes al ataque microbiano

Tiempo de vida media entre 10-50 años (ácido fúlvico) y varios siglos (ácido


(ácido fúlvico) y varios siglos (ácido húmico)


Formación de Sustancias Hú iHúmicas

Residuos de PlantasResiduos de Plantas

Transformación a través de microorganismos Ligninas modificadas

Azúcares Polifenoles Compuestos Aminados

Productos de descomposiciónAminados descomposición

de la lignina

Quinonas QuinonasQu o as Qu o as

Sustancias Húmicas


(Stevenson, 1982)


Concepto de ácidos húmicos: una estructura química propuesta

(Azúcar)(Azúcar)

Hhhhmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm

(Péptido)

mmmmmm

Mmmm

mmm


(Stevenson, 1982)

mmm


Concepto de ácidos húmicos: una configuración propuesta para unconfiguración propuesta para un

polímero de peso molecular 150000


(Oades, 1989)


Sustancias Húmicas

Ac.Húmico Ac. FúlvicoHuminasH

Peso Molecular

Capacidad de Intercambio Catiónico y Acidez (cmol/kg)

Contenido de Carbono (g/kg)

Contenido de Oxígeno (g/kg)

Contenido de Nitrógeno (g/kg)

Contenido de Hidrógeno (g/kg)


(Oades, 1989)


Sustancias No-Húmicas

Representan 20-30% del humus

Bio-moléculas específicas

Producidas por plantas y microorganismos

Menos complejas y resistentes al ataque microbiano comparadas con las sustancias húmicas



Sustancias No-Húmicas



Descomposición de Compuestos O á i l S lOrgánicos en el Suelo

CO2CO2

(60-80 g)

Residuos orgánicos (100 g)

Húmicas No-HúmicasBiomasa

(10-30 g)(3-8 g)(3-8 g)



Descomposición de Compuestos O á i l S lOrgánicos en el Suelo

Condiciones AeróbicasCondiciones AeróbicasOxidación de compuestos orgánicos

R (C 4H) + 2O CO + 2H O + E í (478 kJ/ l)R-(C,4H) + 2O2 CO2 + 2H2O + Energía (478 kJ/mol)

Liberación o inmovilización de nutrientes

Formación de compuestos resistentes al ataque microbiano

Condiciones AnaeróbicasCondiciones AnaeróbicasProceso de descomposición lenta


Se producen compuestos orgánicos parcialmente oxidados


Factores que Controlan la Tasa de D i ió Mi li ióDescomposición y Mineralización

H• pH

• Humedad• Humedad

• AereaciónAereación

• Temperatura

• Calidad de los residuos




C lid d d l idCalidad de los residuos

Condición físicaCondición física

Tamaño de partículap

Ubicación: sobre la superficie o incorporado al suelo




C lid d d l idCalidad de los residuosRelación carbono/nitrógenoRelación carbono/nitrógeno

C/N en residuos de plantas: 10:1 a 600:1

C/N en microorganismos: 5:1 a 10:1

Requerimiento de microorganismos: 1 g de N por cada 24 g C



Factores que Controlan la Tasa de D i ió Mi li ióDescomposición y MineralizaciónCalidad de los residuosCalidad de los residuos

Implicaciones:Implicaciones:

Residuos con altas relaciones C/N agotarán el N disponible.

L d i ió t d á iLa descomposición se retardará si no existe suficiente N disponible.




Calidad de los residuosCalidad de los residuos

Contenido de lignina y polifenolesContenido de lignina y polifenoles

Formación de complejos altamente p jresistentes al ataque microbiano



Mecanismos de Estabilización de la M t i O á iMateria Orgánica

Estabilización Química

Unión química o bioquímica entre la materia orgánica y la fracción mineralorgánica y la fracción mineralPuente de Agua

H

M+n O-H O=C-RM O H…..O C REnlace Covalente


≡ Si-OH + (RCO)2O → ≡ Si-OCOR + RCO2H


Mecanismos de Estabilización de la M t i O á iMateria Orgánica

Protección FísicaProtección Física

Los agregados se constituyen en barreras ffísicas entre microorganismos y enzimas y los sustratos respectivos.

Estabilización Bioquímica

D bid l i i ió í iDebido a la propia composición química y a través de reacciones químicas de

l j ió


complejación


Modelo Conceptual de la Dinámica de la Materia Orgánica en Suelos con FraccionesMateria Orgánica en Suelos con Fracciones

Medibles

C no-protegido

Calidad de residuos

Carbono no-protegido

C asociado con microagregados C asociado con limo y arcilla

Desintegración de agregados Adsorción/desorción Carbono físicamente protegido

C no-hidrolizable

Condensación/complejación

Carbono bioquímicamente

protegido


(Six et al., 2002)


Evaluación de la Dinámica de la M t i O á iMateria Orgánica

Falta de métodos físico o químicos para aislar fracciones sugeridas por estudios de descomposición.

Existen modelos de simulación paraExisten modelos de simulación para cuantificar el impacto de los diferentes factores que controlan la dinámica de la materiaque controlan la dinámica de la materia orgánica.


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