10.1: La actividad microbiana y el ciclo del carbono

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Anna R. Schwyter & Karen L. Vaughan
University of Wyoming via UW Open Education Resources (OER)

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La porción sólida del suelo está compuesta por minerales y materia orgánica. La materia orgánica incluye residuos vegetales y animales en diversas etapas de descomposición, células y tejidos de organismos del suelo, y sustancias sintetizadas por la biota del suelo. Cada uno de estos contiene muchos tipos de compuestos incluyendo proteínas, azúcares, polisacáridos como celulosa, hemicelulosa y almidón, y grasas complejas, ceras y ligninas. Todos los elementos esenciales para la vida están contenidos en la colección de compuestos orgánicos que se encuentran en los suelos.

La cantidad total de materia orgánica en el suelo y los nutrientes que contiene varían según el clima, la naturaleza del material parental, el pH del suelo y el tipo y cantidad de vegetación producida o aplicada al suelo.

El proceso de descomposición de la materia orgánica del suelo y formación de humus puede representarse como un proceso de oxidación parcial de la siguiente manera:

Sustancias orgánicas + O ₂ + microorganismos + ambiente adecuado —> CO ₂ + H ₂ O + Energía (tanto como calor como para crecimiento microbiano) + humus + nuevas células microbianas + nutrientes inorgánicos vegetales (Ca ²⁺, Cl ^-, Co ²⁺, Cu ²⁺, Fe ²⁺, H ₃ BO ₃, H ₂ PO ₄ ^-, K ⁺, Mg ²⁺, Mn ²⁺, MoO ₄ ^2-, NH ₄ ⁺, Ni ²⁺, S ^2- y Zn ²⁺)

Bajo condiciones naturales del suelo, los residuos orgánicos experimentan una rápida descomposición inicial, que libera grandes cantidades de dióxido de carbono, agua, energía y libera pequeñas cantidades de nitrógeno inorgánico, fósforo, azufre y otros nutrientes de las plantas. Probablemente la función más importante que sirven los microorganismos del suelo es reciclar el carbono orgánico a dióxido de carbono, manteniendo así la fotosíntesis en la tierra.

El proceso de oxidación microbiana descompone lentamente los residuos vegetales y animales. Los nutrientes contenidos en el tejido vegetal y animal se transforman de formas orgánicas no disponibles a formas inorgánicas disponibles en plantas durante la oxidación microbiana. Por lo tanto, la materia orgánica actúa de manera similar a un fertilizante de liberación muy lenta y amortigua el ambiente suelo-planta contra fluctuaciones drásticas en los nutrientes vegetales disponibles. El ciclo completo de carbono a través de plantas, animales, residuos orgánicos, humus y CO ₂ eventualmente ocurre.

Un suelo que contiene uno por ciento de materia orgánica contiene hasta 45 millones de kilocalorías de energía potencial por acre-surco-rebanada. Esta energía es equivalente en valor calorífico a aproximadamente 6 toneladas de carbón, o 31 barriles de petróleo crudo o 168,000 pies cúbicos de gas natural. Los microorganismos del suelo utilizan solo una pequeña cantidad de la energía de la descomposición de los residuos orgánicos para construir nuevas células. La producción de una sola libra de materia orgánica del suelo a partir de residuos vegetales que han sido modificados con nitrógeno fertilizante requiere la destrucción total de quizás 10 a 20 libras de residuos vegetales para proporcionar la energía para el proceso. Además, siempre que se aplican residuos frescos al suelo, se acelera la descomposición de los materiales orgánicos “humificados” ya presentes en el suelo.

Las principales razones para agregar residuos orgánicos a los suelos son modificar la inclinación del suelo, facilitar la preparación del lecho de semillas, agregar nutrientes a las plantas y eliminar los desechos orgánicos inutilizables o no deseados. Otros beneficios de agregar materia orgánica a los suelos incluyen una mejor estructura del suelo, mayor capacidad de intercambio catiónico, mayor capacidad de retención de agua, mayor aireación y reducción de la erosión del suelo.