Las
plantas utilizan los elementos nutricionales en condiciones del ciclo biológico
y geológico de materias, de manera que, la acumulación de elementos
dispersos en la atmósfera, hidrosfera y corteza terrestre por los organismos
autótrofos y heterótrofos en formas de materia viva, y la liberación de
dichos elementos, representa en sí un ciclo biológico de sustancias que se
desarrolla en la trayectoria del ciclo geológico.
Después
de la muerte, la descomposición de los organismos vegetales y animales no es
total hasta los productos finales de mineralización, sino que va acompañada
de una nueva formación de sustancias complejas de naturaleza orgánica
(turbas, carbones fósiles, sapropeles, petróleo, sustancias húmicas del
suelo) que poseen mayor resistencia a la descomposición de los restos orgánicos
originales.
Esta
reserva total de la Tierra contiene grandes cantidades tanto de anhídrido
carbónico como de carbono, en formas inorgánicas y orgánicas. Sin embargo,
la principal fuente de anhídrido carbónico que se consume por el mundo
vegetal en el proceso de fotosíntesis es la atmósfera, donde el CO2
constituye aproximadamente el 0,03 % o cerca de 0,57 mg en 1 litro de aire, y
la reserva es de 2.100 billones de toneladas. Considerando que las plantas de
la Tierra asimilan anualmente en el proceso de fotosíntesis cerca de 20.000
millones de toneladas de carbono (aproximadamente 80.000 millones de toneladas
de CO2), la reserva total de anhídrido carbónico alcanzaría sólo
para unas cuantas decenas de años. Pero, es sabido que el contenido de CO2
en el aire se va restableciendo continuamente de otras reservas, entre ellas
la hidrosfera, cuya superficie está en comunicación libre con la atmósfera.
La cantidad total de anhídrido carbónico en el aire y en las aguas del globo
terráqueo, asequible a las plantas terrestres, supera las 1.1014
t, lo que cubre la necesidad de las plantas en anhídrido carbónico en miles
de años. Sin embargo existen ciertas observaciones que indican que en los períodos
de intenso crecimiento, a las horas de la fotosíntesis, las plantas pueden
experimentar falta de este ácido. A estas horas la concentración de CO2
en la capa de aire lindante con la tierra se hace inferior a la normal, y esta
circunstancia puede ser un factor que reduzca la energía de la fotosíntesis.
Por
esto, la cuestión de suministro ininterrumpido de anhídrido carbónico a la
planta no se puede excluir en agricultura, sobre todo al solucionar los
problemas de elevación brusca de la productividad de los cultivos. El método
más importante que asegura la producción de anhídrido carbónico por el
suelo es el de reponer las reservas de materias orgánicas frescas y regular
los procesos de su descomposición.
5.1.-
Naturaleza química de las formas orgánicas del nitrógeno, fósforo y
azufre en el suelo
La
principal parte del nitrógeno en las capas superiores del suelo está
representada por formas orgánicas, sin embargo, en los horizontes inferiores
una parte considerable se encuentra en forma de NH4, adsorbido por
el retículo cristalino de los minerales arcillosos. Stevenson relaciona la
presencia de nitrógeno en las capas inferiores con el pasado de la Tierra, y
afirma que éste se incorporaba con las precipitaciones atmosféricas y fue
fijado por las rocas aun antes de que se transformaran en suelo.
Una
parte considerable del nitrógeno se puede hacer pasar a la solución,
mediante hidrólisis del suelo, que se efectúa con la ayuda de HCl 6N. Cerca
de 1/3 del nitrógeno del suelo no pasa al hidrolizado ácido; esta parte está
representada por formas heterocíclicas o bien por compuestos de nitrógeno
firmemente unidos con la parte mineral del suelo. Éste, llamado nitrógeno de
las huminas, es la parte menos móvil de fondo nitrogenado del suelo.
La
naturaleza de los compuestos organofosforados no está del todo clara. La
forma más difundida de P2O5 es la finita, que
representa el producto de interacción del ácido fosfórico con el inositol
(alcohol cíclico hexatómico) y sales de calcio y magnesio. La finita
constituye el 30-38 % de toda la reserva de fósforo orgánico en el suelo. El
segundo grupo son los ácidos nucleicos, cuya cantidad total es
aproximadamente el 10 % de la reserva de P2O5 en formas
orgánicas. Entre los ácidos nucleicos han sido identificados el
desoxirribonucleico (DNA) y el ribonucleico (RNA), evidentemente de origen
microbiano. Algunas formas orgánicas del fósforo, especialmente la fitina,
pueden asimilarse por las plantas directamente, o después de ser
desintegradas por los fermentos, que contienen las
secreciones radiculares de la planta.
Se
sabe muy poco referente a las formas orgánicas del azufre en los suelos,
aunque sí es seguro que la principal fuente de estas formas son los restos de
animales y plantas, así como el plasma de los
microorganismos, en los cuales el azufre forma parte de los distintos
compuestos , entre ellos las proteínas y los aminoácidos. Por su participación
en la formación de las sustancias húmicas, puede explicarse la presencia en
éstas de aminoácidos que contienen azufre, metionina y cistina.
Las
considerables reservas potenciales de nitrógeno y fósforo en el suelo se
mineralizan gradualmente, pasando a ser formas asequibles a las plantas. Pero
la agricultura no puede seguir la vía de movilización continua de estas
reservas sin reponerlas. Por eso, la importancia del problema de la creación
de un balance no deficitario de sustacias nutritivas en el suelo no deja lugar
a dudas.
5.2.-
Toma de sustancias nutritivas por la planta y reposición de sus reservas
en el suelo
Al
mismo tiempo que se produce la absorción de nutrientes por la planta, ésta
devuelve al suelo sustancias nutritivas, preferentemente en forma de restos
radiculares y rastrojo, con los que se incorpora cerca de 1/3 de la cantidad
total del nitrógeno y fósforo que se emplean por la planta en el proceso de
vegetación.
Pero
hay que considerar también otras fuentes de aportación de sustancias
nutritivas al suelo. Así, cierta cantidad de ellas se contiene en las
secreciones radiculares y raicillas que van decayendo en el proceso de
vegetación, aunque en el caso de los cereales esta cantidad es
insignificante.
En
el apartado de ingresos del balance, se debe incluir la aportación de nitrógeno
a cuenta del material de siembra (cerca de 3 kg.ha-1), así como de
las precipitaciones atmosféricas, que lejos de las ciudades, en condiciones
de clima moderado, constituye de 4 a 6 kg.ha-1.
No
debe ignorarse la posibilidad de completar las reservas de nitrógeno del
suelo a cuenta de la actividad de las bacterias libres fijadoras del nitrógeno
atmosférico.
Una
elevación considerable de las reservas del nitrógeno se consigue con
cultivos de leguminosas vivaces, a condición de su buen desarrollo.
La
reposición de reservas de nitrógeno y otros elementos nutritivos se puede
realizar por medio de la aportación de abonos orgánicos, teniendo en cuenta
que lo verdaderamente importante no es la cantidad de materia orgánica en el
suelo, sino la velocidad con que ésta se mineraliza.
5.2.1.-
Factores que regulan la velocidad de humificación
La
velocidad de humificación de los materiales orgánicos es un parámetro muy
importante a la hora de valorar el equilibrio húmico de un suelo y, por lo
tanto, su fertilidad, que se ve favorecida al aumentar los valores de aquella.
Los
factores que regulan dicha velocidad de humificación son (Urbano Terrón,
1988):
a) Naturaleza del residuo
En
los residuos vegetales, la lignina engloba la mayor parte de la celulosa y
hemicelulosa retrasando su descomposición.
b) Humedad
La
multiplicación microbiana exige la presencia de agua en el propio residuo
(tallos y hojas tiernas, estiércoles frescos, etc.), o en el suelo.
c) Aireación
La
flora microbiana aerobia presenta mayor actividad y por tanto se puede
beneficiar con las labores del suelo, un buen drenaje, con la disgregación de
los montones de estiércol, etc. Por el contrario, en condiciones anaerobias
la humificación es muy lenta e incompleta.
d) Temperatura
Según
la ley de Van't Hoff, la velocidad de reacción se duplica o triplica por cada
10°C
que aumenta la temperatura media anual de una zona, aunque esta ley sólo es válida
para un intervalo entre 5°C
y 40°C.
Si se supera esta temperatura, al oxidación de los compuestos carbonados y la
pérdida de nitrógeno es tan intensa que se reduce el valor fertilizante del
humus que se forma a estas temperaturas. Si se superan los 70°C,
las pérdidas vuelven a ser pequeñas, pues la actividad microbiana se reduce
a la actuación de la microflora termófila.
e) Contenido
en elementos minerales
La
multiplicación microbiana exige la utilización de lementos minerales, tales
como: nitrógeno fósforo, azufre, calcio, etc. Pero de todos ellos el que
juega el papel más importante en la humificación es el nitrógeno, ya que
actua de elemento limitante. En este sentido los materiales orgánicos se
clasifican de la siguiente forma:
-
Materiales con un contenido en nitrógeno superior al 2,4 % en su materia
seca. Existe suficiente nitrógeno y durante la humificación habrá
liberación de nitrógeno mineral, que enriquecerá el suelo y favorecerá
la nutrición de los vegetales culitivados.
-
Materiales con un contenido en nitrógeno entre 1,2 y 2,4 % en su materia
seca. Existe cierto equilibrio que permite la nutrición de los
microorganismos sin que se produzca globalmente variación en el contenido
de nitrógeno del suelo.
-
Materiales con un contenido en nitrógeno menor del 1,2 % en su materia
seca. Se manifiesta una falta de nitrógeno en los materiales orgánicos
que da lugar a que los microorganismos utilicen el nitrógeno del suelo y,
por lo tanto, establezcan una competencia con las plantas, disminuyendo la
fertilidad nitrogenada temporal ya que, al morir los microorganismos, el
nitrógeno de su protoplasma se mineraliza.
f) Condiciones
del suelo: pH y salinidad
Para
que se produzca una adecuada evolución de la materia orgánica el pH debe
estar comprendido entre 6 y 7,2, siendo las condiciones más desfavorables las
de pH menor de 5,5, en el que se desarrolla una flora acidófila, y las de pH
superior a 7,5, donde la flora es basófila.
