Materia Orgánica del suelo y su gestión en los agrosistemas · suelo, así como compactación,...

Materia Orgánica del sueloy su gestión en

los agrosistemasD.Ph. Adriana Hernández Rodríguez

Introducción

el suelo es uno de los recursos naturales más importantes para la nación, ya que de sus condiciones depende el buen estado de los hábitats naturales, las actividades agrícolas,

ganaderas, forestales y hasta urbanas

Agricultura Orgánica

Es un sistema de producción que evita o excluye en gran medida la utilización de fertilizantes, compuestos

sintéticos, plaguicidas reguladores del crecimiento y aditivos. En la mayor medida de lo posible, los sistemas en agricultura orgánica se basan en el mantenimiento

de la productividad del suelo y su estructura, en la aportación de nutrientes a las plantas, en la rotación de cultivos, uso de residuos de cultivos, abonos animales, leguminosas, abonos verdes y la utilización de residuos orgánicos producidos fuera de la finca y determinados

aspectos del control biológico de plagas.USDA

México, en sus 196 millones de hectáreas, cuenta con riquezas naturales extraordinarias

que presentan severos daños. Los suelos están degradadas en un 64%, principalmente

por erosión hídrica y eólica, pero sufren también pérdida de nutrientes, materia orgánica y organismos microscópicos del

suelo, así como compactación, acidificación y otros procesos

Iniciativa de Ley para la Restauración y Conservación de las Tierras, 2003

Suelo

Los suelos constituyen el medio natural en el que las plantas crecen

� Los suelos aportan a las plantas

� Temperatura

� Aire� Agua

� Nutrientes

� Soporte mecánico

Constituyentes del suelo

Constituyentes del suelo

Fase sólida del suelo

Constituyentes minerales (45%)

Fracción gruesa

Arena

Limo

Arcilla

Fracción mineral del sueloARENAS

• De .05 a 2 mm• No son plásticas ni adherentes• No aportan nutrientes para las plantas• Cuarzo• Macroporos• Da 1.35 a 1.5 gr/ml• C.I.C. bajo

• No retiene aguaARCILLAS

• Menor de .002 mm• Muy plásticas, adherentes, pegajosas• Aportan nutrientes• Feldespatos y micas• Microporos• Da 0.9 a 1.1 gr/ml• C.I.C. alto • Alta capacidad de retención de agua

LIMOS• De .002 a .05 mm•Intermedios en características

Textura

Características físicas

�Textura �Estructura�Densidad aparente�Color�Temperatura�Consistencia

Material Mineral

Características químicas

•pH •C.I.C.•Fertilidad•Salinidad•Sodicidad

Características biológicas

�Microorganismos�Contenido de materia orgánica

Fase sólida del suelo

Constituyentes orgánicos (5%)

Grupo de materiales vivientes

Grupo de materiales no vivientes

Materia orgánica en el suelo

Comprende la totalidad de las sustancias orgánicas presentes en el suelo que proceden de: restos de plantas y animales, en diferentes estados de transformación, exudados radicales, aportes orgánicos externos –estiércol, compost-así como los organismos edáficos -biomasa del suelo- y los productos resultantes de su senescencia y metabolismos

MATERIA ORGANICA DEL SUELO

Materia orgánica “viva” Materia orgánica “muerta”

Biomasa macro y

microbiota

Raíces de las plantas

Materia orgánica

transformada

Materia orgánica “lábil”

Sustancias orgánicas “no húmicas”

Sustancias “húmicas”

SUSTANCIAS ORGANICAS “NO HÚMICAS”

GlucidosCompuestos fenólicos

Compuestos nitrogenadosLípidos

Ácidos orgánicosPigmentosAlcaloidesHormonas AntibióticosVitaminas

etc

SUSTANCIAS ORGÁNICAS “HÚMICAS”

HuminasAc. húmicosAc. fulvicos

Degradación de la materia orgánica

En una primera etapa, la materia orgánica fresca es degradados y despolimerizados por vía biológica hasta los componentes elementales de sus constituyentes básicos: proteínas, hidratos de carbono, ácidos orgánicos complejos, etc.

Parte de estos compuestos sufren, por acción microbiana, un proceso de mineralización, pasando a formas inorgánicas, bien solubles (PO4

3- SO42- NO3

-, etc.) o bien gaseosas (CO2 y NH4

+).

Algunos de estos compuestos, pueden ser reorganizados reincorporándose más adelante a los compuestos húmicos, quedando sujetos a la típica dinámica dentro del suelo.

Efecto de la Materia Orgánica en las propiedades físicas

• Confiere al suelo un determinado color oscuro• Da lugar a una buena estructura, estable, grumosa, de elevada porosidad, lo que implica que la permeabilidad del suelo sea mayor.• Tiene una gran capacidad de retención de agua lo que facilita el asentamiento de la vegetación• La temperatura del suelo es estable• Protege al suelo de la erosión. Los restos vegetales y animales depositados sobre la superficie del suelo lo protegen de la erosión hídrica y eólica por su acción aglutinante. • Protege al suelo de la contaminación. La materia orgánica adsorbe plaguicidas y otros contaminantes y evita que estos lixivien hacia los acuíferos.

Efecto de la Materia Orgánica en las propiedades químicas

•Aporte de nutrientes para los cultivos• Capacidad de cambio. La materia orgánica fija iones de la solución del suelo, los cuales quedan débilmente retenidos, están en posición de cambio, evita por tanto que se produzcan pérdidas de nutrientes en el suelo.• La capacidad de cambio es de 3 a 5 veces superior a la de las arcillas, es por tanto una buena reserva de nutrientes.• Influye en el pH. Produce compuestos orgánicos que tienden a acidificar el suelo.• Es un agente de alteración por su carácter ácido. Descompone los minerales

Efecto de la Materia Orgánica en las propiedades biológicas

• Aporte de nutrientes a los microorganismos y fuente de energía• Aporta y mantiene poblaciones de microorganismos útiles• Ciclos biogeoquimicos de los nutrientes•Habitat de una amplia variedad de microorganismos

El suelo, además de ser soporte universal y fuente de nutrientes para las plantas es también habitat de

una amplia variedad de microorganismos

La microbiota del suelo es un recurso naturalrenovable y sus funciones en los sistemas suelo-planta son de gran importancia en el desarrollosostenido de sistemas agrarios y forestales

La manipulación racional de losmicroorganismos rizosféricos tienenrepercusiones relevantes, desde el punto devista de la sustentabilidad, en los sistemassuelo-planta, ya que pueden representar lareducción del aporte de fertilizantes yfitofármacos y contribuir a la conservacióno establecimiento de sistemas sostenibles(agrícolas, forestales, paisajísticos, etc.)

el término rizosfera se refiere al limitado volumen de suelo que rodea a las raíces y que resulta afectado por el desarrollo de éstas, lo que produce la estimulación y proliferación de los microorganismos del suelo.

Interacciones

Microorganismos-planta

y su función en la agricultura

Estimulación de la germinación de las semillas y del enraizamiento, acciones que ejercen los microorganismos fitoestimuladores mediante la producción de hormonas, vitaminas y otras sustancias.

PGPR (Pseudomonas, Bacillus, Agrobacterium, Azospirillum)

Fitoestimuladores

Incremento en el suministro/disponibilidad de nutrientes, efecto que deriva del protagonismos de los microorganismos (biofertilizantes) en los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes

Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum, Frankia, PGPR

Biofertilizantes

Protección de la planta frente a estreses bióticos, actividad que emana de fenómenos de antagonismos microbio-microbio (biopesticidas, agentes de control biológico de patógenos)

Biopesticidas

Biocontrol Patógeno Cultivo

Bacillus subtilis GB03 Rhizoctonia, Pythium, Fusarium yPhytophthora.

hortícolas

Burkholderia cepacia Rhizoctonia, Pythium, Fusarium y nemátodos

Bacillus subtilis Rhizoctonia, Fusarium, Alternaria, yAspergillus

Pseudomonas cepacia Rhizoctonia, Fusarium y Pythium maíz, vegetales y algodón

Agrobacterium radiobacterK-84

plantas ornamentales y vivero.

Streptomycetes Fusarium, Alternaria y Phomopsis

Trichoderma fungus Pythium, Rhizoctonia solani yFusarium

ornamentales y tomate

Gliocladium virens GL-21 y Pseudomonas fluorescens

damping-off, Rhizoctonia y Pythium ornamentales e invernadero

Bacillus subtilis GB03 semilla de frijol, algodón, nuez, pera, arroz y soya.

Trichoerma huzianum RifaiKRL-AG2

Pythium, Rhizoctonia, Fusarium ySclerotinia,

maíz, calabaza, algodón, papa, sorgo, soya y tomate

Fuente: Elis et al., 1999, Haggag, 2002 y Montealegre et al., 2005

Protección de la planta frente a estreses bióticos, actividad que emana de la capacidad de algunos microorganismos para eliminar productos contaminantes (biorremediadores)

Pseudomonas y Burkholderia

Biorremediadores

Protección de la planta frente a estreses bióticos, capacidad de algunos microorganismos para incrementar la resistencia/tolerancia a la salinidad, sequía, degradación de sistemas, etc. (microorganismos mejoradores ecofisiológicos)

Mejoradores del

ecosistema

Características físicas

�Textura �Estructura�Densidad aparente�Densidad real�Color�Temperatura�Profundidad�Consistencia

Materia orgánica

Características químicas

•pH •C.I.C.•Fertilidad•Salinidad•Sodicidad

Características biológicas

�Microorganismos�Contenido de materia orgánica

Erosión del suelo

Impacto de la gota de lluvia en el suelo desnudo

No se puede mostrar la imagen en este momento. No se puede mostrar la imagen en este momento.

Cuando llueve, gotas de hasta 6 mm de diámetro bombardean la superficie del suelo a velocidades de

impacto de hasta 32 km por hora.

Erosión del suelo

Por el impacto de la gota de lluvia sobre el suelo desnudo (A), sus agregados son desintegrados en partículas minúsculas (B), que tapan los poros formando una selladura superficial (C), provocando el escurrimiento superficial del agua de lluvia. El agua que escurre carga partículas de suelo que son depositadas en lugares más bajos

Efecto de la Materia Orgánica

Izquierda a derecha: 1) 100% de cobertura del suelo2) 30% de cobertura del suelo

3) Suelo desnudo 4) Pastura con 100% de cobertura y suelo no disturbado. Aún menos

escorrentía que bajo el tratamiento 1. (Derpsch, 2004).

Si el contenido de materia orgánica de los suelos de cultivo está estrechamente unido con su potencial productivo su gestión dentro del agrosistema será uno de los elementos más importantes a considerar para la consecución de la perdurabilidad de los sistemas productivos.

Labrador, 2001

• Reciclaje de materia orgánica

• Abonos verdes y cultivos de cobertera

• Fijación simbiótica del nitrógeno atmosférico

• Simbiosis micorrízica

• Uso de fertilizantes orgánicos o biofertilizantes

• Inoculación de microorganismos beneficiosos

• Rotación de cultivos

• Métodos de labranza

Gestión de la Materia Orgánica

Gestión de la Materia Orgánica

Compost y vermicompostBocashi, te de coompost

Cubiertas vegetalesResiduos vegetales

EstiércolesAserrín y esquilmosLodos residuales

Materia Orgánica del suelo

Interpretación del contenido de Materia Orgánica en el suelo de acuerdo a la textura para establecer la condición física deseable

del mismo

TEXTURAS

ARENOSA FRANCO ARENOSA

FRANCA FRANCO ARCILLOSA

ARCILLOSA INTERPRETACIÓN

< 0.7% < 0.9% <1.1% <1.4% <2.0% BAJO

0.7 a 1.0%

0.9 a 1.4%

1.1 a 2.0%

1.4 a 2.5%

2.0 a 3.0%

MEDIO

> 1.0% > 1.4% > 2.0% > 2.5% > 3.0% ALTO

Materia Orgánica del sueloRelación C/N y descomposición de los

residuos orgánicos que se agregan al suelo

MATERIAL RELACIÓN C/N

Trébol dulce 12/1

Estiércol de establo podrido 20/1

Residuos de árboles 23/1

Avena verde 36/1

Residuos de sorgo 50/1

Residuos de caña de maíz 60/1

Paja de cereales (trigo, cebada, avena)

80/1

Zacate Timoteo 80/1

Aserrín 400/1

Humus 10/1

Materia Orgánica del sueloDisponibilidad de nitrógeno y tiempo para sembrar el siguiente cultivo después de incorporar dos residuos

vegetales (Donahue, 1981)

Materia Orgánica del suelo

Materia Orgánica del suelo

Materia Orgánica del suelo

Materia Orgánica del suelo

Materia Orgánica del suelo

Escenario Retos

Conservar los recursos suelo y agua

utilización de tecnologías e insumos que permitan la conservación natural de los recursos

incorporación de enmiendas orgánicas como una biotecnología que permita asegurar el crecimiento y sustentabilidad de los cultivos

Suelos agrícolas degradados en un 64%:

erosión hídrica y eólica,

pérdida de nutrientes

pérdida de materia orgánica y organismos microscópicos del suelo,

compactación,

acidificación

otros procesos de degradación

“Las riquezas de una nación no se componen tanto del caudal de sus tesoros como de la fertilidad de su suelo y la industriosidad de su gente”

Brigham Young

“El suelo es el medio vivo y dinámico, en el cual se libra un diálogo biológico complejo entre plantas, microorganismos y el medio mineral que los acoge”

Labrador

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