Principios de manejo del suelo

 Para poder discutir los conceptos de la reducción de  la productividad del suelo y como beneficia al suelo su conservación , se debe comprender lo básico del suelo y los principios de su manejo 

 El suelo es el recurso básico de los agricultores, por ende debe ser cuidado con el fin de mejorarlo,

conservarlo, adecuarlo y hacer un uso sostenible del mismo para su posterior utilización. el objetivo primordial es realizar medidas que ayuden para la mitigación de efectos externos o antro-picos y así prolongar su  uso continuo en el futuro. estas medidas ayudarían a:

tomado de: www.flordeplanta.com.ar

• mejorar la estructura del suelo
• incrementar su fertilidad
• la obtención del recurso en condiciones mejores o iguales  para utilización de generaciones futuras 

para un optimo crecimiento de los organismos vegetativos de la superficie, es necesario tener en cuenta los siguientes factores en las condiciones del suelo:

1. salud del suelo
2. porosidad 
3. densidad 
4. estructura 
5. capacidad de obtención de agua.  

Estos factores son determinantes dedo que la productividad del suelo esta estrechamente asociada a mejores rendimientos en los cultivos, en lo que conlleva a una mejor percepción del dinero por parte de los agricultores y a un mejor cuidado de este recurso. 

Elementos básicos del suelo

El suelo consiste de cuatro componentes: 

• materia orgánica (5 %) 
• agua (25 %) 
• aire (25 %) arena.
• partículas del suelo o material mineral (45 %); estas son de tres tipos: (arena, limo, y  arcilla) 

tomado de: geotecnica-sor.bogspot.com

La proporción en que se encuentran estos tres tipos de partículas determina la textura del 

suelo. Los tres tipos diferentes de partículas difieren en su tamaño y en su capacidad de 

retención de nutrientes. La arena forma las partículas más grandes y la arcilla las más finas. 

La retención de nutrientes se refiere a la capacidad de las partículas del suelo para 

suministrar nutrientes a las plantas: la arcilla puede retener más nutrientes que la arena y 

por lo tanto es capaz de liberar más nutrientes para las plantas. 

Las partículas de arena, limo y arcilla se agrupan a la vez en unidades de diferentes tamaños; 

estos son conocidos como agregados. La forma en la cual las partículas están agrupadas es 

llamada estructura del suelo. 

La Agricultura de Conservación no afecta la textura del suelo, pero puede tener influencia 

sobre la estructura del suelo, la cual es el resultado del agrupamiento de las partículas del 

suelo. 

La materia orgánica del suelo proporciona el material para formar los agregados. La materia 

orgánica consiste de partes muertas de animales y plantas. Al descomponerse se forma el 

humus, el cual une las partículas del suelo en agregados, formándose así la estructura del 

suelo. La materia orgánica es además una fuente de nutrientes para las plantas. 

El contenido de materia orgánica de los suelos puede variar considerablemente, 

dependiendo del material madre, las condiciones climáticas y el manejo: 

•  los suelos ricos en materia orgánica, principalmente en regiones frías, pueden tener 60 – 70 por ciento de humus. 
• los suelos forestales contienen más de 5 por ciento de materia orgánica.

Los suelos que tienen una adecuada agregación permiten la circulación del aire y el agua, la 

penetración de las raíces y evitan la formación de costras en su superficie. Además facilitan 

un buen contacto entre las semillas y el suelo permitiendo una buena absorción de agua y, 

por ende, una rápida germinación.

referencias

• Amado, T.J.C., S.B. Fernández y J. Mielniczuk. 1998. Nitrogen availability as affected by ten Amado, T.J.C., S.B. Fernández y J. Mielniczuk. years of cover crop and tillage systems in southern Brazil. Journal of Soil and Water Conservation 53(3): 268-271. 
• Burle, M.L., J. Mielniczuk y S. Focchi Burle, M.L., J. Mielniczuk y S. Focchi iczuk y S. Focchi. 1997. Effect of cropping systems on soil chemical  characteristics, with emphasis on soil acidification. Plant and Soil 190: 309-317. 
• Bunch, R. (….) Nutrient quantity or nutrient access? A new understanding of how to maintain Bunch, R soil fertility in the tropics. 
• Castro Filho, C., O. Muzilli y A.L. Podanoschi. 1998. Estabilidade dos agregados e sua relação Castro Filho, C., O. Muzilli y A.L. Podanoschicom o teor de carbono orgânico num Latossolo roxo distrófico, em função de sistemas de plantio, rotações de culturas e métodos de preparo das amostras. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 22: 527-538. 

 

INTRODUCCIÓN: Ingeniería Ambiental y Suelos

La ingeniería pretende aplicar los saberes adoptados de las ciencias de estudio para hacer intervenciones inteligentes y elaborar planes de acción asertivos y con resultados positivos que beneficien las condiciones de vida en la Tierra; en el caso de los suelos se sabe que son esenciales para el mantenimiento de la biósfera (la parte de la Tierra donde existe vida), así como para la regulación del clima. Realizan importantes funciones como sustento de las producciones agrícolas y ganaderas o almacenamiento de carbono. Hay diferentes tipos de suelo, pero, en general, están compuestos en más de un 90% de materia mineral, mientras que el resto es materia orgánica, siendo la mayoría de ésta hongos, algas, bacterias y actinobacterias, que realizan importantes funciones como renovar la reserva de nutrientes del suelo, es decir, conservar su fertilidad.[1]

Es importante estudiar los suelos en el campo ingenieril para tener precauciones a la hora de intervenirlos directamente o mendiente alguna actividad que los comprometa, ya que si  los suelos se degradan, se degrada el medio ambiente desde su misma base, es decir, que es algo que afectará a todo el medio ambiente tarde o temprano. La degradación del suelo se produce, sobre todo, por la actividad humana. Desde la deposición de contaminantes atmosféricos, vertidos incontrolados o derrames por accidentes de hidrocarburos y otras sustancias contaminantes, hasta el almacenamiento inadecuado de productos industriales, el vertido de residuos urbanos o el uso de fertilizantes, pesticidas y herbicidas químicos, todo ello daña el suelo con nefastas consecuencias a largo plazo. Además, el aumento de la agricultura extensiva y la sobre expansión urbana hacen que se pierdan los suelos originales. Así mismo, el proceso (natural o no) de desertificación tiene como consecuencia la pérdida definitiva de suelos productivos.

Se deben caracterizar los suelos para diferenciar las características que deben tener cada uno de acuerdo a la actividad que pretenda desarrollarse sobre él.

Por último, se puede señalar que uno de los mayores beneficios de los suelos es la cantidad de dióxido de carbono que retienen. Si el CO2 y otros gases del suelo se emitieran a la atmósfera, el cambio climático se aceleraría tan rápido que, probablemente, destruiría a la actual civilización. Así pues, no conservar los suelos en buen estado puede llevar a problemas económicos y sociales, como generación de conflictos por el agua, pobreza, disminución de recursos esenciales, baja producción agrícola, hambre, marginación o emigración obligada.

En la medida que se estudia el suelo es posible además pensarse soluciones o estrategias de mitigación de daños que afectan los suelos, la remediación es pues, una tarea crucial de la ingeniería y el primer paso en el camino de ejercer la profesión es fundamental la experimentación y teoría aplicada.

---

[1] http://medioambientales.com/la-importancia-de-los-suelos/#ixzz2wi696m9V

El Suelo Contextualización

Como lo recuentan Hillel (1998), Buol et al (1997), Malagón et al (1995), Porta et al (1994) y Soil Survey Division Staff (SSDS, 1993), entre otros autores, el término suelo ha tenidoacepciones verdaderamente simplistas como:El suelo es, desde el punto de vista del agricultor, el sitio para ubicar sus semillas y producir sus cosechas (Worthen, 1949).

Para un geólogo podría ser el recubrimiento terroso que hay sobre un cuerpo rocoso.

Para un constructor, el suelo es el sitio sobre el cual colocará sus estructuras o el sustrato que le suministrará algunos de los materiales que requiere para hacerlas.

Para un ecólogo es uno de los componentes del ecosistema que estudia.

Para un químico, es el laboratorio donde se producen reacciones entre las fases sólida, líquida y gaseosa.

Un antropólogo o un arqueólogo podrán ver el suelo como un tipo de registro del pasado.

En la actualidad, por efecto de la influencia ambiental, de la sostenibilidad y de la sistémica, se han elaborado algunas definiciones un poco más holísticas del suelo:

Para Jaramillo et al (1994) el suelo es aquella delgada capa, de pocos centímetros hasta algunos metros de espesor, de material terroso, no consolidado, que se forma en la interfase atmósfera – biosfera – litosfera. En ella interactúan elementos de la atmósfera e hidrosfera (aire, agua, temperatura, viento, etc.), de la litosfera (rocas, sedimentos) y de la biosfera y se realizan intercambios de materiales y energía entre lo inerte y lo vivo,produciéndose una enorme complejidad.

Hillel (1998) considera el suelo como un cuerpo natural involucrado en interacciones dinámicas con la atmósfera que está encima y con los estratos que están debajo, queinfluye el clima y el ciclo hidrológico del planeta y que sirve como medio de crecimiento para una variada comunidad de organismos vivos. Además, él juega un papel ambiental preponderante como reactor bio-físico-químico que descompone materiales de desecho y recicla dentro de él nutrientes para la regeneración continua de la vida en la Tierra.

Tarbuck y Lutgens (1999) consideran la Tierra como un sistema dentro del cual el suelo es una interfase donde interactúan diferentes partes de aquel: la litosfera, la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. Debido a esto, el suelo es dinámico y sensible a prácticamentetodos los aspectos de su entorno. Estos autores hacen énfasis en un hecho fundamentalque sustenta la razón de ser de la Ciencia del Suelo: El suelo no es simplemente el material producido por la meteorización que se ha acumulado en la superficie terrestre, es decir, el suelo no es producto de la meteorización. 

Referencia: CIENCIA DEL SUELO

DANIEL F. JARAMILLO J.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE CIENCIAS
MEDELLÍN
2002

Propiedades del Suelo: Físicas, Químicas y Biológicas

 Las propiedades físicas de los suelos, determinan en gran medida, la capacidad de muchos de los usos a los que el hombre los sujeta. La condición física de un suelo, determina, la rigidez y la fuerza de sostenimiento, la facilidad para la penetración de las raíces, la aireación, la capacidad de drenaje y de almacenamiento de agua, la plasticidad, y la retención de nutrientes. Se considera necesario para las personas involucradas en el uso de la tierra, conocer las propiedades físicas del suelo, para entender en qué medida y cómo influyen en el crecimiento de las plantas, en qué medida y cómo la actividad humana puede llegar a modificarlas, y comprender la importancia de mantener las mejores condiciones físicas del suelo posibles.

Dentro de las propiedades físicas encontramos:

• La textura:  la textura representa el porcentaje en que se encuentran los elementos que constituyen el suelo; arena gruesa, arena media, arena fina, limo, arcilla. Se dice que un suelo tiene una buena textura cuando la proporción de los elementos que lo constituyen le dan la posibilidad de ser un soporte capaz de favorecer la fijación del sistema radicular de las plantas y su nutrición. 

• Porosidad: Se define como el espacio de suelo no ocupado por sólidos, dentro del espacio poroso se pueden distinguir macroporos y microporos. Los primeros no retienen el agua contra la fuerza de la gravedad, y por lo tanto son los responsables del drenaje y la aereación del suelo, constituyendo además, el principal espacio en el que se desarrollan las raíces. Los segundos son los que retienen agua, parte de la cual es disponible para las plantas. La porosidad total o espacio poroso del suelo, es la suma de macroporos y microporos. Las características del espacio poroso, dependen de la textura y la estructura del suelo. 

• Estructura: Se la define como el arreglo de las partículas del suelo. Se debe entender por partículas, no solo las que fueron definidas como fracciones granulométricas (arena, arcilla y limo), sino también los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregación de las fracciones granulométricas. Por lo tanto, «partícula» designa a toda unidad componente del suelo, ya sea primaria (arena, limo, arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural). 

Referencia:

  L. Rucks, F. García.,  A. Kaplán , J. Ponce de León..  M. Hill (2004). Propiedades Físicas del Suelo. Facultad de Agronomía, Universidad de la Reública. Disponible en  http://bibliofagro.pbworks.com/f/propiedades%20fisicas%20del%20suelo.pdf (consultado 20 de Agosto de 2014)

Propiedades Químicas del Suelo:

• Los elementos químicos en el suelo: El el suelo podemos encontrar los elementos en las diferentes fases, en la fase sólida se encuentran formando parte de la estructura  de los minerales o haciendo parte de los compuestos orgánicos; en la fase líquida se encentran contenidos en el agua del suelo, formando soluciones,  es decir se encuentran ionizados (aniones y cationes), cuando los nutrientes se encuentran disueltos, a esto se le llama solución de suelo. En el suelo se  tiene la presencia de compuestos inorgánicos, los elementos que se encuentran en mayor cantidad en la corteza son el Oxigeno y el Silicio, y en menor cantidad el Aluminio, el Hierro, el Sodio, el Potasio y el Magnesio. Los compuestos inorgánicos más abundantes son las arcillas (silicatos de aluminio hidratados) , los hidróxidos, generalmente asociados a las arcillas  y los carbonatos.
• Capacidad de Intercambio Catiónico: se define como la capacidad que tiene un suelo para intercambiar cationes presentes en la materia orgánica, con otros cationes presentes en el suelo (solución de suelo), es la sustitución de cationes del complejo arcilloso- húmico.
• 
  
• El pH: es una medida de acidez, que se determina por la cantidad de protones presentes en la solución del suelo. Es importante conocer el pH en el suelo porque  de él dependen las reacciones químicas que tienen lugar en el suelo y de las cuales depende la calidad de los diferentes tipos de suelos y esto es de gran importancia para las plantas para las caules trae grandes beneficios: 
• El pH ejerce una gran influencia en laasimilación de elementos nutritivos.
•  El intervalo de pH comprendido entre 6 y 7 es el más adecuado para la asimilación de nutrientes por parte de las plantas.
•  Los microorganismos del suelo proliferan con valores de pH medios y altos. Su actividad se reduce con pH inferior a 5,5.
•  Cada especie vegetal tiene un intervalo de pH idóneo.

Referencia:

http://servicios.educarm.es/templates/portal/ficheros/websDinamicas/20/suelos_tema_3..pdf  (Consultado Agosto 20 de 2014)

Propiedades biológicas del Suelo:

El Ciclo del Nitrógeno

Ciclo del Nitrógeno

El Ciclo del nitrógeno del suelo se relaciona con la actividad microbiana y fauna del suelo como las lombrices, nematodos, protozoarios, hongos, bacterias y artrópodos. La biología del suelo juega un papel fundamental en la composición del suelo y sus características. Sin embargo, al ser una ciencia recién descubierta permanece mucho por investigar y como afecta la naturaleza de los suelos. Los organismos del suelo descomponen la materia orgánica preveniente de restos vegetales y animales liberando a su vez nutrientes para ser asimilados por las plantas. Los nutrientes que se encuentran almacenados dentro de los organismos del suelo impiden su pérdida por lixiviación. Los microorganismos del suelo mantienen la estructura mientras las lombrices remueven el suelo. Las bacterias juegan un papel crucial para la el Ciclo del Nitrógeno mediante varios procesos:

• La mineralización del nitrógeno en el suelo se define como la impregnación con amoníaco o componente de amoníaco (NH3). Un proceso donde las formas puras de nitrógeno se transforman en amonio (NH4+) con la ayuda de descomponedores o bacterias. Cuándo una planta o animal muere, o un animal desecha waste el nitrógeno se encuentra en forma inorgánica. Las bacterias, o en algunos casos los hongos, transforman el nitrógeno orgánico en los restos de vuelta a amonio, un proceso denominado la mineralización o  amonificación.
• La nitrificación incluye un proceso en que se  divide en tres etapas. En la primera etapa las bacterias transforman el nitrógeno en forma de amonio (NH4+) por lo que pueden ser absorbidos por las raíces de las plantas. En la segunda etapa el amonio se oxida y se forma nitrito NO2.. En la tercera etapa mediante oxidación se forma nitrato, NO3.
• La fijación de nitrógeno ocurre con bacterias en el suelo o algas capaces de fijar el nitrógeno atmosférico incorporándolo a su organismo y depositado al suelo una vez muertos. Las bacterias Azobacter y clostridium se nombran como las  fijadoras de nitrógeno en manera no simbiótica.  Las bacterias que llevan a cabo fijación simbiótica incluye Rhizobia. Su hábitat se encuentra alrededor de las raíces leguminosas formando nódulos en las células corticales habitadas por las bacterias.
• Desnitrificación devuelve el nitrógeno a la atmósfera. Las bacterias anaeróbicas Achromobacter and Pseudomonas llevan al proceso la conversión de nitratos y nitritos  como óxido de nitrógeno N2O o N molecular N2. En exceso el proceso tiende a conducir a pérdidas totales de nitrógeno disponible en el suelo y en consecuencia su fertilidad.

Tomada de: http://tambociencia.webnode.es/news/ciclos-biogeoquimicos/

El ciclo de carbono

Ciclo de Carbono

El diagrama del ciclo de carbono ilustra el proceso donde el elemento de carbono se intercambia entre la biosfera, pedosfera, geosfera, hidrosfera y atmosfera de la Tierra. Se designa como elproceso más importante del planeta al reciclar y reutilizar el elemento más abundante del planeta. Los flujos anuales del carbono y sus intercambios entre las distintas reservas ocurren debido a los procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos.

Los organismos que viven en el suelo son factores determinantes para la circulación de nutrientes y del carbono en el suelo. Una gran parte de la materia orgánica originada por la descomposición anual de los residuos vegetales se acumula en la superficie del suelo o en la zona radicular y se consume casi por completo por los organismos del suelo creando así una reserva de carbono con una rápida tasa de renovación, en muchos casos,  entre 1 a 3 años. Los subproductos de este consumo microbiano resultan en emisiones de dióxido de carbono, CO2, y agua, H2O,  y una variedad de compuestos orgánicos designados como humus. El humus está compuesto por substancias difíciles de degradar y por ello resulta lenta su descomposición. Al ser formado en horizontes superficiales del suelo generalmente una parte se precipita hacia perfiles inferiores como complejos arcillo-húmicos. En los perfiles más profundos del suelo el tenor de oxígeno suele ser menor por lo que dificulta la descomposición del humus por los organismos.  Pero con el tiempo, debido a varios procesos naturales que remueven el suelo el humus se vuelve a aportar hacia horizontes superiores donde se podrá descomponer  y liberar más CO2.Es por ello que el humus constituye una reserva más estable para el carbono del suelo con duración de centenas a miles de años. En la mayoría de los suelos, la descomposición del humus rápida y lenta lleva a un tiempo de residencia de alrededor de 20 a 30 años. Los microorganismos del suelo (considerando en términos de sus emisiones de respiración) disponen alta sensibilidad al contenido de carbono orgánico en el suelo tal como a la temperatura y tenor de agua por lo que aumentan la respiración en tenores elevados de carbono, temperaturas elevadas y condiciones más húmedas en el suelo. 

Tomado de: http://tambociencia.webnode.es/news/ciclos-biogeoquimicos/

Referencia:

ORGANIZACIÓN DE  LAS NACIONES UNIDAS PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIÓN, Propiedades Biológicas del Suelo. Disponible en: http://www.fao.org/soils-portal/levantamiento-de-suelos/propiedades-del-suelo/propiedades-biologicas/es/ (Consultado Agosto 20 de 2014)

Macrobiota del Suelo

La macrobiota  son todos los organismos que tienen una medida superior a los 2 mm y en el suelo podemos encontrar dos categorías:

Macro Fauna: Es el grupo de organismos que tienen un tamaño mayor  que esta entre los 2 y 20 mm; lo integran lso moluscos (caracoles y babosas), insectos , quilópodos y diplópodos (cienpies y milpies), oligoquetos (lombrices), isopteras (termitas), isópodos (bicho) y los formicidos (hormigas). Estos grupos se caracterizan por movimientos lentos y ciclos de vida largos y tasas de reproducción bajas; en sus movimientos  pueden cavar el suelo creando poros a su paso. Ayudan a favorecer los procesos de descomposición de la materia orgánica.
Existen 4 grupos que se pueden ver a simple vista en los suelos:

• Mamíferos pequeños: Estos son en su mayoría roedores como el topo y el ratón, que se caracterizan por la construcción de túneles en busca de alimento o guarida, permitiendo así la conducción de flujos de agua y aire que mejoran algunas características de los suelos.

Figura 1. Ratón campestre

Tomada de Google

• Moluscos:  Estos son en su mayoría caracoles y babosas, característicos de lugares húmedos  con altos pHs y suelos ricos en calcio que toman para formar su concha, y juegan un papel fundamental en la digestión de la materia orgánica que hay presente en los suelos

Figura 2. Caracol Terrestre (Hélix aspersa)

Tomada de Google

• Artrópodos:Los artrópodos son el grupo más diverso y abundante de animales. Las 750.000 especies descritas representan más de tres veces el resto de especies animales juntas, y lo han logrado gracias a su gran diversidad adaptativa que les ha permitido colonizar diversos hábitats desde su aparición en el Precámbrico.
   Estos organismos se caracterizan por tener uniones en sus patas (artro: uniones, podos: patas), en este grupo están los insectos, crustáceos, milpies, cienpies, escorpiones y  los arácnidos entre otros, figura 3.

Figura 3. Artrópodos

Tomada de Google

• Lombrices de Tierra: La lombriz de tierra, de color gris rojizo, es un animal familiar para todo aquel que tenga un jardín o una caña de pescar. Es oriunda de Europa, pero en la actualidad abunda también en Norteamérica y en Asia occidental. Aunque por lo general apenas mide 7 u 8 centímetros, se sabe que algunos miembros de la especie alcanzan hasta 35 centímetros de longitud con el cuerpo enrollado. El cuerpo de la lombriz de tierra está formado por segmentos llamados anillos o metámeros. Estos segmentos están recubiertos de sedas, o pequeñas cerdas, que la lombriz usa para remover y escarbar la tierra.  Según Jaramillo (2002) las lombrices son sapróvoras y requieren para su alimentación abundante materia orgánica, con baja relación C/N y bajo contenido de lignina, también requieren sustratos con buen contenido de carbonato de calcio  

figura 4. Lombriz de Tierra

Tomada de National Geographic.

Macro Flora:  Los macroorganismos  de tipo vegetal mas importantes en el suelo son las raíces de las plantas, por medio de estas las plantas toman los nutrientes necesarios para las funciones vitales, además de entregar carbono al suelo para nutrir toda la microbiota que allí hace presencia.

Figura 5. Raíces
Tomada de la FAO

Las raíces están influenciadas por el suelo en que viven. Cuando el suelo está compactado o tiene bajo contenido de nutrientes o el agua es limitada o hay otros problemas, las plantas no crecerán bien. Además, las plantas también influyen sobre el suelo en que crecen. La presión física de las raíces creciendo a través del suelo ayuda a formar agregados con las partículas vecinas. Cuando el material vegetativo es devuelto al suelo, se convertirá en la fuente primaria de alimento para las bacterias y los hongos.

Referencias:

• Bar, M. Definición de Artópodos. Universidad Nacional del Nordeste. Disponible en:http://exa.unne.edu.ar/biologia/artropodos/Definicion%20de%20Artropodos.pdf (consultado Agosto 20 de 20114)
• National Geographic, Lombríz de Tierra. disponible en: http://nationalgeographic.es/animales/invertebrados/lombriz-tierra (consultado Agosto 20 de 20114)
• Jaramillo, D. F. (2002). Introducción a la ciencia del suelo. Medellín: U. Nacional.
• Zerbino, Stella. Altier, Nora. La Biodiversidad del Suelo. Su Importancia para el Funcionamiento de los Ecosistemas. Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA), Uruguay.

Microbiota del Suelo

En el suelo se encuentran bacterias, hongos, protozoarios, ácaros, coleópteros, hormigas, nemátodos, miriápodos, colémbolos, rotíferos, larvas, lombrices y otros microorganismos que participan en fenómenos de increíble complejidad, dentro de redes tróficas, para la transformación de la materia orgánica e inorgánica. 

Figura 1: Organismos del suelo

Tomada de http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/microor'.gif

La actividad de los microorganismos es muy importante para la transformación y la vida de los suelos. Las bacterias y los hongos participan en los ciclos del carbono, nitrógeno, azufre, fósforo y en la incorporación del potasio y el magnesio, entre otros, para su asimilación por los vegetales.

Los procesos biológicos más importantes que se desarrollan en el suelo son: humificación (descomposición de la materia orgánica por hongos, bacterias, actinomicetos, lombrices y termitas), transformaciones del nitrógeno (amonificación, nitrificación, fijación) y mezcla-desplazamiento (lombrices y termitas principalmente).

La fuente principal del nitrógeno utilizado por las plantas es el nitrógeno del aire (78 % de la atmósfera terrestre), sin embargo, en esa estructura no es utilizable por las plantas superiores. Los caminos principales por los que el nitrógeno es transformado a formas (estructuras) utilizables por las plantas superiores son los siguientes:

1. Fijación por Rhizobium y otros microorganismos que viven simbióticamente en las raíces de las leguminosas (alfalfa, trébol, guisantes, soya, cacahuates y habas) y otras determinadas plantas no leguminosas.

2. Fijación por microorganismos que viven libremente en el suelo (numerosas especies de algas azul-verdosas y ciertas bacterias como: lasRhodospirillum que son fotosintéticas, Clostridium, que es una saprofita anaerobia y las saprofitas aerobias: Acetobacter y Beijerinckia) y quizá por organismos que viven en las hojas de las plantas tropicales.

Las algas azul-verdes soportan un amplio rango de condiciones ambientales, incluyendo superficies rocosas y extensos terrenos áridos. Son completamente autótrofas y requieren sólo luz, agua, nitrógeno libre (N₂), dióxido de carbono (CO₂) y sales que contengan los elementos minerales esenciales. Su importancia reside principalmente en que suministran nitrógeno asimilable a otros organismos durante los primeros estadios de la formación del suelo.

Figura 2. Algas verdeazules

Tomada de: http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/spirulina2.jpg

Las bacterias que viven libremente requieren de residuos orgánicos como fuente de energía, parte de la energía de la oxidación de la materia orgánica la utilizan para fijar el nitrógeno elemental. La rizosfera de las raíces de las plantas (área del terreno adyacente a las raíces) es una zona de alto contenido en residuos orgánicos de la planta, donde tiene lugar la fijación del nitrógeno por las Azotobacter y las Clostridium.

3. Fijación como amoníaco, NO₃¹⁺ , CN₂ ^2- , por alguno de los varios procesos industriales para la fabricación de fertilizantes nitrogenados sintéticos.

4. Fijación, como alguno de los óxidos de nitrógeno, por las descargas eléctricas atmosféricas. El nitrógeno en la atmósfera está en forma de amoníaco, NH₃, nitratos, NO₃^1-, nitritos, NO₂^1-, óxido nitroso y compuestos orgánicos, las cuales son arrastradas por la lluvia.

Las bacterias y los hongos habitan principalmente en los suelos bien aireados, pero solamente las bacterias realizan la mayor parte de los cambios biológicos y químicos en los ambientes anaerobios. Las bacterias son muy pequeñas, son raras las que llegan a medir varias micras de longitud. Se les clasifica en aerobias a las que viven sólo en presencia de oxígeno; anaerobias las que viven sólo en ausencia del oxígeno y anaerobias facultativas aquellos organismos que pueden desarrollarse en presencia o en ausencia de oxígeno.

Figura 3. Micelio (esporangios) de hongo

Tomada de http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/asper.jpg

La mayor parte de los organismos del suelo utilizan a los compuestos orgánicos complejos como fuente de energía y carbono a los que se clasifica como heterótrofos. Hay un pequeño grupo de microorganismos que usan al bióxido de carbono como única fuente de carbono y se les clasifica como autótrofas. Existen bacterias fotoautótrofas que aprovechan la energía del sol y las bacterias quimioautótrofas aprovechan la energía de la oxidación de materia orgánica y son de gran importancia para los suelos.

Cianobacterias

Las bacterias que utilizan a los compuestos nitrogenados como fuente de energía incluyen a las bacterias que oxidan el amonio y lo transforman en nitritos (Nitrosomonas y Nitrosococcus) y las bacterias que oxidan a los nitritos transformándolos en nitratos (Nitrobacter). Las reacciones químicas producidas por estos microorganismos se representan con las ecuaciones siguientes:

2 NH₄¹⁺ + 3 O₂ --------> 2 NO₂^1- + 4 H⁺ + 2 H₂O (Nitrosomonas)

2 NO₂¹⁺ + O₂ --------> 2 NO₃^1- (Nitrobacter)

El azufre existe en forma de sulfuro en varios minerales primarios y se agrega a los suelos forestales en forma de residuos vegetales, animales o como lluvia ácida. Con frecuencia se agrega azufre elemental a los suelos de almácigos para aumentar la acidez, a fin de controlar determinados agentes patógenos de las plantas. La mayor parte del azufre del suelo forma compuestos orgánicos y sólo es absorbido por las raíces de las plantas en forma de sulfato por lo que es necesario el proceso de mineralización. La descomposición de la materia orgánica y su transformación a compuestos inorgánicos de azufre la realizan microorganismos heterótrofos y la oxidación de los sulfuros y del azufre elemental para transformarse en sulfatos la pueden realizar tanto las bacterias heterótrofas como las quimioautótrofas. Las bacterias del género Thiobacillus son los principales habitantes de los suelos bien aireados. El género aerobio acidófilo T. thiooxidans es el que predomina en los suelos forestales y realiza la reacción de oxidación del azufre según la ecuación:

2 S + 3 O₂ + 2 H₂O -----> 2 H₂SO₄ (T. oxidans )

La acidificación del suelo producida por el ácido sulfúrico resultante de la oxidación del azufre elemental produce un aumento de la solubilidad del fósforo, del potasio, del calcio y de varios micronutrientes, así como, la movilización de algunos minerales del suelo que son disueltos por el ácido sulfúrico.

La oxidación de compuestos inorgánicos de azufre pueden realizarla bacterias heterótrofas, actinomicetos y hongos en ciertas condiciones. El quimioautótrofo Thiobacillus nitrificans puede realizar la oxidación en forma anaerobia y utilizar el nitrato como aceptor del electrón y transformar los nitratos en nitrógeno gaseoso al mismo tiempo que oxida los compuestos de azufre. Sin embargo, bajo ciertas condiciones anaeróbicas como en suelos saturados por agua, los compuestos inorgánicos del azufre son reducidos a sulfuros en lugar de oxidarlos a sulfatos.

La oxidación del fierro la realiza la bacteria quimioautótrofa Thiobacillus ferrooxidans. La reducción del fierro férrico la realizan las bacterias aerobias y anaerobias facultativas como Bacillus, Clostridium y Pseudomonas.

Bacilos

Los hongos son los principales agentes de descomposición de la materia orgánica en todos los ambientes ácidos. Los hongos poseen una red de filamentos o hifas en el suelo y su micelio puede subdividirse en células individuales por medio de paredes transversales o septos. Los micelios fungosos se pueden observar fácilmente en los humus tipo mor y moder.

Una de las principales actividades de los hongos es la descomposición de la celulosa, hemicelulosa, pectinas, almidón, grasas y compuestos de lignina. Los hongos participan en la formación del humus y contribuyen al reciclaje de nutrientes y a la estabilidad de agregados mediante la degradación de residuos vegetales y animales.

Las algas, generalmente, tienen clorofila que les permite utilizar la luz solar como fuente de energía para fijar el bióxido de carbono (fotosíntesis), se encuentran en los suelos fértiles, ricos en bases con nitrógeno y fósforo disponibles, y tienden son escasas en suelos arenosos estériles y ácidos. Contribuyen a solubilizar a los minerales del suelo , acelerando así el proceso de intemperización del suelo. Generan materia orgánica a partir de compuestos inorgánicos y aumentan el contenido de humus en el suelo. Las variedades de algas azulverdoso pueden asimilar el nitrógeno atmosférico, aumentando así la cantidad de nitrógeno en los suelos.

Las algas azulverdoso son principalmente activas en suelos húmedos o inundados y en suelos superficiales cuya alcalinidad ha aumentado como consecuencia de la quema de bosques. Como no dependen de la materia orgánica como fuente de energía, son los primeros colonizadores de las regiones áridas o arenosas y facilitan la invasión posterior de las plantas superiores.

Referencias: Tomado y modificado de:Universidad Nacional Abierta y a Distancia.  Lección 34: Microbiología del suelo  http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201504/contLinea/leccin_34_microbiologa_del_suelo.html

“La microbiología de suelos favorece el cuidado del ambiente”

Está comprobado que con el uso de microorganismos se puede potenciar el rendimiento de cultivos como la soja. Esta práctica, además, contribuye al desarrollo de una agricultura más amigable con el medio ambiente. Investigar el uso de microorganismos para controlar plagas, enfermedades y malezas, es otra de las tareas de la microbiología. Así lo explicó el ingeniero agrónomo Gustavo González Anta durante las jornadas de Microbiología desarrolladas en la Universidad.

“Conocemos sólo una pequeña fracción de los microorganismos que viven en el suelo. Pasamos una gran cantidad de nuestra vida cotidiana sin reparar en ellos, y hay una enorme riqueza en un gramo de suelo aún por develar”. Con esta apreciación, el ingeniero agrónomo Gustavo González Anta, definió el aporte de la microbiología en el desarrollo de prácticas agrarias más amigables con el medio ambiente.



En las III Jornadas Bonaerenses de Microbiología de Suelos realizadas en la UNNOBA, el docente Gustavo González Anta se refirió al proceso de fijación biológica del nitrógeno en cultivos de soja. “Cuando hablamos de soja, hablamos de proteína; cuando hablamos de proteína, hablamos de nitrógeno y, si en lugar de tomar el nitrógeno de un fertilizante de síntesis química o del suelo podemos asociar las plantas a un microorganismo fijándolo en el aire, conseguimos que la soja pueda nutrirse de modo conveniente, producir más proteína y generar más rendimiento”, indicó el profesional a InfoUniversidades.

En esta línea, destacó que la microbiología aplicada a este proceso permite reducir la polución ambiental, porque cuando se utilizan fertilizantes químicos se necesita gran cantidad de energía: “Hay un gran gasto de energía para producir el fertilizante nitrogenado por excelencia, que es la urea”. Además, el fertilizante químico no se aprovecha en su totalidad. En cambio, cuando la planta genera una simbiosis con las bacterias del género rhizobium y forma una estructura común como los nódulos, tanto el cultivo como la bacteria se nutren.

Trabajo científico

La producción de inoculantes es un proceso que resulta de un complejo trabajo científico. El productor recibe el inoculante a través de la cadena de distribución de agroinsumos tradicional y lo utiliza para tratar las semillas antes de sembrarlas. “Hablamos de soja, pero hay una gran cantidad de microorganismos específicos para otros cultivos”, aclaró Anta.

Sobre la receptividad del productor agropecuario para adoptar esta tecnología, el investigador precisó que el 90 por ciento de los productores utiliza inoculantes porque ve un beneficio de mayor rendimiento. “Tal vez, lo más importante desde el punto de vista agronómico es que la asociación de la planta a un microorganismo posibilita una estrategia biológica más saludable”, señaló y destacó la importancia del rol de la información: “Es un excelente ejemplo de cómo pueden complementarse el sector público y privado para que el productor adopte tecnología, en este caso, para una mejor nutrición de los cultivos”.

Por la sustentabilidad

La microbiología de suelos contribuye a la sustentabilidad: “Sabemos que el petróleo es un recurso finito. Por ejemplo, para producir una tonelada de amoníaco (insumo básico para la fabricación de la urea) se requiere de seis barriles de petróleo. Eso significa polución, costo y desaprovechamiento, ante una tecnología que no produce ningún tipo de contaminación y ayuda al rendimiento. Esto contribuye a la sustentabilidad del sistema y permite utilizar el nitrógeno del fertilizante en los cultivos que lo requieren, como el maíz y el trigo, que no tienen la capacidad de fijarlo como las leguminosas”, agregó.

El aporte de la microbiología no se limita a la fijación del nitrógeno sino que se traslada a otras áreas. “El otro gran tema es ver cómo podemos controlar plagas, enfermedades y malezas con el uso de microorganismos. Esto también hace a la sustentabilidad del sistema y a una producción más amigable con el medio ambiente” señaló el especialista.

El docente planteó la importancia de formar recursos humanos para intervenir en escenarios científicos y tecnológicos complejos: “Duplicamos nuestro conocimiento en cinco años y en el campo de la microbiología agrícola necesitamos equipos interdisciplinarios. Las nuevas generaciones tienen un ámbito de desarrollo profesional extraordinario, con una potencialidad infinita”.

Referencias: Ana Sagastume

comunicacion@unnoba.edu.ar
Lorena Berro
Dirección de Comunicación Institucional
Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires

Autores

Francisco Javier Amaya Trujillo
Luisa Fernanda Londoño Flórez
Juan Andrés Marín Goméz

Estudiantes de Ingeniería Ambiental en  la Universidad de Antioquia