Humus
Materia orgánica en los suelos resultante de la descomposición de materiales vegetales y animales.

El humus tiene un color característico negro o marrón oscuro y es una acumulación de carbono orgánico . Además de los tres horizontes principales del suelo (A) superficie/capa superficial, (B) subsuelo y (C) sustrato, algunos suelos tienen un horizonte orgánico (O) en la superficie. La roca dura (R) no es, en sentido estricto, suelo.

En la ciencia clásica del suelo [1] , el humus es la materia orgánica oscura del suelo que se forma por la descomposición de materia vegetal y animal. Es un tipo de materia orgánica del suelo . Es rica en nutrientes y retiene la humedad en el suelo. Humus es la palabra latina para "tierra" o "suelo". [2]

En agricultura , "humus" a veces también se utiliza para describir compost maduro o natural extraído de un bosque u otra fuente espontánea para su uso como acondicionador del suelo . [3] También se utiliza para describir un horizonte de suelo superficial que contiene materia orgánica ( tipo de humus , [4] forma de humus , [5] o perfil de humus [6] ).

El humus tiene muchos nutrientes que mejoran la salud del suelo, siendo el nitrógeno el más importante. La relación carbono - nitrógeno ( C:N ) del humus suele oscilar entre 8:1 y 15:1, siendo la mediana de alrededor de 12:1. [7] También mejora (disminuye) significativamente la densidad aparente del suelo. [8] El humus es amorfo y carece de la estructura celular característica de los organismos . [9]

Un material similar, también llamado humus y a menudo utilizado como fertilizante después del compostaje y si no se considera contaminado por patógenos , metales pesados ​​tóxicos y contaminantes orgánicos persistentes según los niveles de tolerancia estándar, [10] es el residuo sólido del tratamiento de lodos de depuradora , que es una fase secundaria en el proceso de tratamiento de aguas residuales . [11]

Descripción

Los materiales primarios necesarios para el proceso de humificación son los detritos de las plantas y los animales y microbios muertos, los excrementos de todos los organismos que habitan en el suelo y también el carbono negro resultante de incendios anteriores. [12] La composición del humus varía según los materiales primarios (vegetales) y los productos microbianos y animales secundarios. La tasa de descomposición de los diferentes compuestos afectará la composición del humus. [13]

Es difícil definir el humus con precisión porque es una sustancia muy compleja que aún no se entiende completamente. El humus es diferente de la materia orgánica del suelo en descomposición . Esta última parece áspera y tiene restos visibles de la materia vegetal o animal original. El humus completamente humificado, por el contrario, tiene una apariencia uniformemente oscura, esponjosa y gelatinosa, y es amorfo; puede descomponerse gradualmente durante varios años o persistir durante milenios. [14] No tiene forma, estructura o calidad determinadas. Sin embargo, cuando se examina bajo un microscopio, el humus puede revelar pequeños restos vegetales, animales o microbianos que han sido degradados mecánicamente, pero no químicamente. [15] Esto sugiere un límite ambiguo entre el humus y la materia orgánica del suelo, lo que lleva a algunos autores a cuestionar el uso del término humus y términos derivados como sustancias húmicas o humificación , proponiendo el Modelo Continuo del Suelo (SCM). [16] Sin embargo, se puede considerar que el humus tiene propiedades distintas, en su mayoría vinculadas a su riqueza en grupos funcionales , lo que justifica su mantenimiento como término específico. [17]

El humus completamente formado es esencialmente una colección de moléculas muy grandes y complejas formadas en parte a partir de lignina y otras moléculas polifenólicas del material vegetal original (follaje, madera, corteza), en parte a partir de moléculas similares que han sido producidas por microbios . [18] Durante los procesos de descomposición, estos polifenoles se modifican químicamente para que puedan unirse entre sí para formar moléculas muy grandes. Algunas partes de estas moléculas se modifican de tal manera que las moléculas de proteína, aminoácidos y aminoazúcares pueden unirse a la molécula "base" del polifenol. Como la proteína contiene nitrógeno y azufre, esta unión le da al humus un contenido moderado de estos dos importantes nutrientes para las plantas. [19]

El radiocarbono y otras técnicas de datación han demostrado que la base polifenólica del humus (principalmente lignina y carbono negro ) puede ser muy antigua, pero las proteínas y los carbohidratos que la componen son mucho más jóvenes, mientras que a la luz de los conceptos y métodos modernos la situación parece mucho más compleja e impredecible de lo que se creía anteriormente. [20] Parece que los microbios son capaces de extraer proteínas de las moléculas de humus con más facilidad que descomponer la propia molécula de base polifenólica. A medida que se elimina la proteína, su lugar puede ser ocupado por una proteína más joven, o esta proteína más joven puede unirse a otra parte de la molécula de humus. [21]

Las funciones más útiles del humus son mejorar la estructura del suelo , más aún cuando se asocia con cationes (por ejemplo, calcio ), [22] y proporcionar una superficie muy grande que puede contener elementos nutritivos hasta que las plantas los necesiten, una función de intercambio iónico comparable a la de las partículas de arcilla. [23]

El secuestro de carbono del suelo es una propiedad importante del suelo, también considerada como un servicio ecosistémico . [24] Solo cuando se vuelve estable y adquiere su permanencia de varios siglos, principalmente a través de múltiples interacciones con la matriz del suelo , el humus molecular del suelo debería considerarse importante para eliminar la sobrecarga actual de dióxido de carbono de la atmósfera. [25]

Hay pocos datos disponibles sobre la composición del humus porque se trata de una mezcla compleja cuyo análisis es un reto para los investigadores. En los años 1940 y 1960, los investigadores intentaron utilizar la separación química para analizar los compuestos húmicos y vegetales en los suelos forestales y agrícolas, pero esto resultó imposible porque los extractantes interactuaban con la materia orgánica analizada y creaban muchos artefactos. [26] Se han realizado más investigaciones en los últimos años, aunque sigue siendo un campo de estudio activo. [27]

Humificación

Los microorganismos descomponen una gran parte de la materia orgánica del suelo en minerales inorgánicos que las raíces de las plantas pueden absorber como nutrientes . Este proceso se denomina mineralización . En este proceso, el nitrógeno ( ciclo del nitrógeno ) y los demás nutrientes ( ciclo de los nutrientes ) de la materia orgánica descompuesta se reciclan. Dependiendo de las condiciones en las que se produce la descomposición, una fracción de la materia orgánica no se mineraliza y, en cambio, se transforma mediante un proceso llamado humificación . Antes de los métodos analíticos modernos, las primeras evidencias llevaron a los científicos a creer que la humificación daba lugar a concatenaciones de polímeros orgánicos resistentes a la acción de los microorganismos, [28] sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que los microorganismos son capaces de digerir el humus. [29]

La humificación puede ocurrir de forma natural en el suelo o artificialmente en la producción de compost . La materia orgánica se humifica mediante una combinación de hongos saprotróficos , bacterias, microbios y animales como lombrices de tierra, nematodos, protozoos y artrópodos (véase Biología del suelo ). Los restos vegetales, incluidos los que digieren y excretan los animales, contienen compuestos orgánicos: azúcares, almidones, proteínas, carbohidratos, ligninas, ceras, resinas y ácidos orgánicos. La descomposición en el suelo comienza con la descomposición de azúcares y almidones a partir de carbohidratos, que se descomponen fácilmente a medida que los detritívoros invaden inicialmente los órganos de la planta muerta, mientras que la celulosa y la lignina restantes se descomponen más lentamente. Las proteínas simples, los ácidos orgánicos, los almidones y los azúcares se descomponen rápidamente, mientras que las proteínas crudas, las grasas, las ceras y las resinas permanecen relativamente inalteradas durante períodos de tiempo más largos. [30]

La lignina, que es rápidamente transformada por los hongos de podredumbre blanca , [31] es uno de los precursores primarios del humus, [32] junto con los subproductos de la actividad microbiana [33] y animal [34] . El humus producido por humificación es, por lo tanto, una mezcla de compuestos y sustancias químicas biológicas complejas de origen vegetal, animal y microbiano que tiene muchas funciones y beneficios en el suelo. [18] Algunos consideran que el humus de lombriz ( vermicompost ) es el abono orgánico óptimo . [35]

Estabilidad

Gran parte del humus en la mayoría de los suelos ha persistido durante más de 100 años, en lugar de haberse descompuesto en CO2 , y puede considerarse estable; esta materia orgánica ha sido protegida de la descomposición por la acción microbiana o enzimática porque está oculta (ocluida) dentro de pequeños agregados de partículas de suelo, o fuertemente absorbida o complejada con arcillas . [36] La mayor parte del humus que no está protegido de esta manera se descompone en 10 años y puede considerarse menos estable o más lábil . [37] La ​​actividad de mezcla de los invertebrados que consumen suelo (por ejemplo, lombrices de tierra , termitas , algunos milpiés ) contribuye a la estabilidad del humus al favorecer la formación de complejos organominerales con arcilla en el interior de sus entrañas , [38] [39] por lo tanto, un mayor secuestro de carbono en formas de humus como mull y anfi, con horizontes minerales-orgánicos bien desarrollados , en comparación con el moder donde la mayor parte de la materia orgánica se acumula en la superficie del suelo. [40]

El humus estable aporta pocos nutrientes disponibles para las plantas en el suelo, pero ayuda a mantener su estructura física. [41] Una forma muy estable de humus se forma a partir de la oxidación lenta ( redox ) del carbono del suelo después de la incorporación de carbón finamente pulverizado a la capa superior del suelo , que se sugiere que resulta de la actividad de molienda y mezcla de una lombriz de tierra tropical. [42] Se especula que este proceso ha sido importante en la formación de la inusualmente fértil terra preta do Indio amazónica . [43] Sin embargo, algunos autores [16] sugieren que las moléculas orgánicas complejas del suelo pueden ser mucho menos estables de lo que se pensaba anteriormente: "la evidencia disponible no respalda la formación de 'sustancias húmicas' persistentes y de gran tamaño molecular en los suelos. En cambio, la materia orgánica del suelo es un continuo de compuestos orgánicos en descomposición progresiva".

Horizontes

El humus tiene un color característico negro o marrón oscuro y es orgánico debido a una acumulación de carbono orgánico. Los científicos del suelo utilizan las letras mayúsculas O, A, B, C y E para identificar los horizontes maestros del suelo , y letras minúsculas para las distinciones de estos horizontes. La mayoría de los suelos tienen tres horizontes principales: el horizonte superficial (A), el subsuelo (B) y el sustrato (C). Algunos suelos tienen un horizonte orgánico (O) en la superficie, pero este horizonte también puede estar enterrado. [44] El horizonte maestro (E) se utiliza para horizontes subsuperficiales que han perdido minerales significativamente ( eluviación ). El lecho de roca, que no es suelo, utiliza la letra R. La riqueza de los horizontes del suelo en humus determina su color más o menos oscuro, generalmente disminuyendo de O a E, a excepción de los horizontes profundos de los suelos podzólicos enriquecidos con moléculas húmicas coloidales que se han lixiviado por el perfil del suelo. [45]

Beneficios de la materia orgánica del suelo y el humus

Algunos piensan que la importancia del humus químicamente estable es la fertilidad que proporciona a los suelos tanto en sentido físico como químico, [46] aunque algunos expertos agrícolas ponen un mayor énfasis en otras características del mismo, como su capacidad para suprimir enfermedades. [47] Ayuda al suelo a retener la humedad [48] al aumentar la microporosidad [49] y fomenta la formación de una buena estructura del suelo . [50] [51] La incorporación de oxígeno en grandes conjuntos moleculares orgánicos genera muchos sitios activos, cargados negativamente, que se unen a los iones cargados positivamente (cationes) de los nutrientes de las plantas , haciéndolos más disponibles para la planta a través del intercambio iónico . [52] El humus permite que los organismos del suelo se alimenten y se reproduzcan y a menudo se describe como la "fuerza vital" del suelo. [53] [54]

  • El proceso que convierte la materia orgánica del suelo en humus alimenta la población de microorganismos y otras criaturas del suelo y, de este modo, mantiene niveles altos y saludables de vida en el suelo. [53] [54]
  • La velocidad a la que la materia orgánica del suelo se convierte en humus promueve (cuando es rápida) o limita (cuando es lenta) la coexistencia de plantas, animales y microorganismos en el suelo.
  • El humus eficaz y el humus estable son fuentes adicionales de nutrientes para los microbios: el primero proporciona un suministro fácilmente disponible y el segundo actúa como un depósito de almacenamiento a largo plazo.
  • La descomposición de material vegetal muerto hace que los compuestos orgánicos complejos se oxiden lentamente (humus similar a la lignina) o se descompongan en formas más simples (azúcares y aminoazúcares , y ácidos orgánicos alifáticos y fenólicos ), que se transforman aún más en biomasa microbiana (humus microbiano) o se reorganizan y oxidan aún más en conjuntos húmicos ( ácidos fúlvicos y ácidos húmicos ), que se unen a minerales arcillosos e hidróxidos metálicos. La capacidad de las plantas para absorber sustancias húmicas con sus raíces y metabolizarlas ha sido objeto de mucho debate. Ahora existe un consenso de que el humus funciona hormonalmente en lugar de simplemente nutricionalmente en la fisiología de las plantas . [55] [56]
  • El humus es una sustancia coloidal que aumenta la capacidad de intercambio catiónico del suelo, de ahí su capacidad para almacenar nutrientes mediante quelación . Si bien estos cationes de nutrientes están disponibles para las plantas, se mantienen en el suelo y no se pueden filtrar con la lluvia o el riego. [52]
  • El humus puede retener el equivalente al 80-90% de su peso en humedad y, por lo tanto, aumenta la capacidad del suelo para soportar la sequía. [57] [58]
  • La estructura bioquímica del humus le permite moderar, es decir, amortiguar, las condiciones excesivamente ácidas o alcalinas del suelo. [59]
  • Durante la humificación, los microbios secretan mucílagos pegajosos, similares a gomas ; estos contribuyen a la estructura grumosa (labranza) del suelo al adherir partículas entre sí y permitir una mayor aireación del suelo. [60] Las sustancias tóxicas como los metales pesados ​​y el exceso de nutrientes pueden quelarse, es decir, unirse a las moléculas orgánicas del humus, y así evitar que se filtren. [61]
  • El color oscuro, generalmente marrón o negro, del humus ayuda a calentar los suelos fríos en primavera.
  • El humus puede contribuir a la mitigación del cambio climático a través de su potencial de secuestro de carbono . [62] El ácido húmico artificial y el ácido fúlvico artificial sintetizados a partir de residuos agrícolas pueden aumentar el contenido de materia orgánica disuelta y carbono orgánico total en el suelo. [63]

Véase también

Referencias

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