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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
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
g
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Ciclo Global del Carbono
Quito, 29-31 de Octubre del 2008 (Brady y Weil, 2002)
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Transformaciones del Carbono Terrestre
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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%
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
• Histosoles: 100%
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
(Stevenson, 1994)
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
(ácido fúlvico) y varios siglos (ácido húmico)
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
(Stevenson, 1982)
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Concepto de ácidos húmicos: una estructura química propuesta
(Azúcar)(Azúcar)
Hhhhmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
(Péptido)
mmmmmm
Mmmm
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Quito, 29-31 de Octubre del 2008
(Stevenson, 1982)
mmm
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Concepto de ácidos húmicos: una configuración propuesta para unconfiguración propuesta para un
polímero de peso molecular 150000
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
(Oades, 1989)
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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)
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
(Oades, 1989)
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Sustancias No-Húmicas
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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)
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
Se producen compuestos orgánicos parcialmente oxidados
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Factores que Controlan la Tasa de D i ió Mi li ióDescomposición y Mineralización
H• pH
• Humedad• Humedad
• AereaciónAereación
• Temperatura
• Calidad de los residuos
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Factores que Controlan la Tasa de D i ió Mi li ióDescomposición y Mineralización
C lid d d l idCalidad de los residuos
Condición físicaCondición física
Tamaño de partículap
Ubicación: sobre la superficie o incorporado al suelo
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Factores que Controlan la Tasa de D i ió Mi li ióDescomposición y Mineralización
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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.
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Factores que Controlan la Tasa de D i ió Mi li ióDescomposición y Mineralización
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
≡ Si-OH + (RCO)2O → ≡ Si-OCOR + RCO2H
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
complejación
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
(Six et al., 2002)
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
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.
Quito, 29-31 de Octubre del 2008