Bloque IV: Indice

METODOLOGIAS DE ESTUDIO DE LA M.O.S. LA MATERIA ORGANICA EDAFICA: METODOLOGIAS DE ESTUDIO. - Aproximaciones al estudio de la MOS. - Las fracciones húmicas.

Juan F. GALLARDO LANCHO

Definiciones en el Estudio de la MOS Término

Definición concepto

Residuos orgánicos

Residuos de tejidos vegetales y animales y productos de su descomposición parcial

Biomasa microbiana del suelo

La materia orgánica existente en los tejidos microbianos vivos o activos.

Humus Materia orgánica del suelo

Sustancias húmicas

El total de compuestos orgánicos existentes en el suelo; a veces se refiere a la fración orgánica una vez eliminados los tejidos orgánicos de plantas y animales en descomposición (aún no humificados) y descontando la biomasa microbiana Lo mismo que el humus, pero no siempre. Una serie de substancias orgánicas neoformadas (secundarias), de alto peso molecular, de color pardo a negro y bioestables. Es un término genérico, a veces basado únicamente en términos de solubilidad. La substancias húmicas son características del suelo (o sedimentos de origen edáfico) y totalmente distintas a los polímeros derivados de microorganismos o plantas (sean o no lígnicas)

Definiciones en el Estudio de la MOS Término

Substancias orgánicas no humificadas Substancias húmicas Humina

Definición o concepto Compuestos orgánicos típicos de la química clásica, como carbohidratos, aminoácidos, grasas, ceras, resinas, ácidos orgánicos, etc. Las substancias húmicas, por el contrario, no se pueden encuadrar en tales grupos, aunque probablemente sean sintetizadas por los microorganismos. Es la fracción húmica insoluble en alcalis. Es la fracción húmica de color pardo a negro que es extraíble en

Acidos húmicos

reactivos, pero es insoluble en ácidos disueltos.

Acidos fúlvicos

Es la fracción húmica que es de color amarillo o rojizo que es, soluble en el ácido, tras preprecipitar en una base el ácido húmico.

Acidos himatomelánicos

Es la fracción de ácido húmico que es también soluble en alcohol.

Estudio Substancias Húmicas : Metodologías Utilizadas a) Extracción y fraccionamiento: - Disolventes alcalinos: Cambios de pH - Disoluciones quelatantes/acomplejantes; concentración salina - Extracciones orgánicas consecutivas - Sistemas mixtos b) Fraccionamiento y purificación: - Cambios pH y/o concentración salina - Fracciones granulométricas, densidométricas - Cromatografía adsorción (XAD-8) - Cromatografía gel (de sílice, Sephadex) molecular - Centrifugación, ultracentrifugación - Cromatografía iónica - Electroforesis - Filtración y ultrafiltración

Estudio Substancias Húmicas : Metodologías Utilizadas c) Estabilidad térmica: - TG, TGD, ATD d) Espectrometría: UV, Visible, (E4/E6), IR (picos) e) Caracterización química: - Composición (N, P, relación entre bioelementos, etc.) f) Caracterización bioquímica: - Respirometría g) Otros: - R. M. N. pirólisis + cromatografía gases, E.R.S., etc. - Elementos marcados (C*, N*, P*) - Sistemas mixtos degradativos (hidróxilis, OX-RED) - Micromorfología, microscopía (polarizantes, electrónica) - Indices de humificación

Requisitos de los Métodos de Extracción

• 1.. Universales: Homologados internacionalmente • 2. Estabilidad: Extractantes y extraídos • 3. Selectivos • 4. Altos rendimientos

EL CARBONO Y OXIGENO HUMICOS -C-OH +

-C-O-CH3 Unión de C-C

-COO C

O -C+ otros

H N

EL NITROGENO HUMICO N -aminoácidos Otro N

N-NH4+

R-C-NH2 COOH

O -CH-NH2 COOH Fenilglicina N

N heterocíclico

+ Fenilalanina

El FOSFORO HUMICO P- inositol: HO

P

OH

O -PO32-

(inorgánico)

OH

HO

Acidos nucleicos + fosfolípidos

OH

(Mínimo)

Extractantes Usados para la M.O.S. • Bromuro de acetilo

Disuelve la M.O. fresca

• Bromoformo y benceno

Separa distintas fracciones por densidades

• Hexano, acetona, etc.

Disuelve la M.O. trasformada

• Fuertes: NaOH, Na2CO3 0.5N REACTIVOS ALCALINOS:

• Suaves: Na4P 2O7, AEDT

Otros: Purificación

Metodología de Fraccionamiento de Sustancias Húmicas HUMUS Extraído con alcalinos

(Insoluble) HUMINA

(Soluble)

Acidificación

(Precipitado) ACIDO HUMICO

Extraído con alcohol

(No precipitado) ACIDOS FULVICOS

Redisueltos en bases y adicción de un electrolito

Acidos himatomelánicos (Precipitado) Acidos húmicos grises (ligados)

(No precipitado) Acidos húmicos pardos (libres)

Esquema de fraccionamiento orgánico

ESQUEMA SUCINTO DE FRACCIONAMIENTO DEL HUMUS HUMUS

AF: acidos fúlvicos

(OH-)

AH: acidos húmicos (H+)

HUMINA Insoluble

: precipatado

Soluble

AF

AH R-OH Soluble AH ligados Ac. himatomelánicos

(OH-) y electrolitos Soluble AH libres

Fraccionamiento orgánico clásico

Fraccionamiento Clásico de la M.O.S. Suelo Sedimento: Material oscuro humificado

Densidad (1.2-1.8)

Flotando: Materia no humificada (restos de plantas y animales; otros)

+ OH Soluble: + H+ Insoluble: Humina Soluble: Acidos fúlvicos

Precipitado: Acidos húmicos ( – humus)

+ OH – (pH ~ 5.0)

Soluble: Acidos fúlvicos

Precipitado:  - humus

Alcohol Solubles: Acidos himatomelánicos

Insoluble: Acido húmico

Fracciones orgánicas edáficas

Composición Química del Humus

Sustancias húmicas

C (%)

O (%)

H (%)

N (%)

PóS (%)

Cenizas (%)

C/N

Intervalo variación

45/60

30/50

3/6

0.5/5

0/1

0/2

100/8

Acidos fúlvicos

50

45

4

1

-

50

Acidos húmicos

60

30

5

4

1

15

1 (P)

1 (S)

Análisis Elemental de Extractos Orgánicos (Suelos de Colorado, USA)

Serie de suelo

Relaciones

Análisis (%)

C

H

O

N

S

P

Cenizas

C/N

C/S

C/P

C/O

A. H. Lakewood

57.6

3.5

35.9

2.1

0.54

0.10

0.22

27

107

570

1.6

A. H. Mattole

58.0

3.6

33.6

3.3

0.47

0.10

1.20

18

123

580

1.7

A. F. Lakewood

51.7

3.5

41.2

1.1

0.65

0.39

1.7

47

80

133

1.3

A. F. Mattole

48.7

4.4

43.4

2.8

0.81

0.59

2.3

17

60

83

1.1

A. F. Armadale

51.7

3.3

44.7

0.7

0.26

N.D.

1.9

74

199

N.D.

1.2

A.F. : Acidos fúlvicos; A.H. : Acidos húmicos; anbos se purificaron de cenizas.

Procedimiento de Fraccionamiento de M.O.S. MOL: Materia orgánica ligera AFl: Acídos fúlvicos libres AFs: A. F. Unidos a sesquióxidos AHs: A. H. Unidos a sesquióxidos AFh: A.F. hidrolizados. AHh: A. F. hidrolizados

40 g de suelo molido y cribado a 0.5 mm Añadir 200 mL de H3 PO4 ZM (d=1.1), agitando 30mim, y centrifugando a 1500 rpm durante 10 min (se repite 3 veces)

Residuos subtancias humificadas unidas o partículas del suelo

Líquido sobrenadante MOL+AFE Filtrado

MOL

AFL

200 mLde Na4 P2 O7 0.1M (ph 9.8), agitando 4h y centrifugando a 3000Hpm durante 30min (se repite 3 veces)

Residuo subtancias humificadas fuertemente unidas a las particulas del suelo

Líquido sobrenadante Afs + AHs H2 SO4 2N (pH 1.0) Centrifugación a 3000 rpm durante 5 min.

200 mL de NaOH 0.1N (ph 13), agitando 4h y centrifugando a 3000 rpm durante 30 min (se repite 2 veces)

Residuo subtancias humificadas unidas muy fuertamente a las partículas del suelo (Huminas)

Líquido sobrenadante

Residuo AHs

H2 SO4 2N (pH 1.0) Centrifugación a 3000 rpm durante 5 min.

Residuo AHh

Líquido sobrenadante AFh

Líquido sobrenadante AFs

Características de Fracciones Húmicas Color Acidos fúlvicos

Peso Solubilidad molecular HCl dil. NaOH dil. R-OH

Observaciones

Amarillo

Bajo

Soluble

Soluble

Soluble

Son los responsables de la quelacicón de los elementos metálicos.

Pardos

Medio

Insoluble

Soluble

Soluble

Forma menos evolucionada de los ácidos húmicos.

A. H. (libres)

Pardos

Medio

Insoluble

Soluble Insoluble

Poco polimerizados. Débilmente unidos a las arcillas. Hidrófilo.

A. H. (ligados)

Grises

Alto

Insoluble

Soluble Insoluble

Muy polimerizados. Unión íntima con la arcilla. Hidrófobos.

Humina

Negra

Alto

Insoluble Insoluble Insoluble

Acidos himatomel.

No extraíble. Estructura semejante a la fracción húmica.

Comparación entre Diferentes Extractantes (referido a % del C total) I

19

II

8

34

IV

18

V

17

5

12 38

16 Acidos fúlvicos

2

8

13

11

9

23

19

34 53

11 4

55 7

24

27

51

Acidos himatomelánicos Acidos húmicos pardos Acidos húmicos grises Humina (no extraíble) I II III IV V VI VII

Según Wiesemulle ( 1965)

17

14

42 20

4 6

VI

15 15

33

III

VII

17

= 2 % HCl frío, 1% Na OH, frío: NEHRING [ 1955] , TYURIN [1937] = 5% HCl , 70 0 C , 0.5 % NaOH, hirviendo Springer[1938] = 5 % HCl , 70 0 C , 1 % NaOH frío: = 0.1 M Na 4P2O7, 0.1 N NaOH, 16 horas, frío: Kononova y Belchikcova [1961] = 0.1 N Na 4P2O7 ,0.1 N NaOH, 16 horas, frío: Welte [1956] . = 0.1 N Na 4P2O7 , 8 horas, hirviendo = 0.1 N Na4P2O7 , 5% hidrato de hidrazina, 16 horas, frío:

METODO DE SEPARACION DE FRACCIONES DE HUMINA 20g de residuos de suelo (sin ácidos fúlvicos+húmicos y críbados a 0.5 mm.)

Hfe: Humina unida al Hierro Hc: Humina unida a arcilla Hh: Humina heredada

Calentado a 70 °C con 200 mL H 2SO41N, durante 3h Centrifigación a 3000 rpm durante 15 mín. Lavado con agua, dos veces .

Hp: Humina altamente condensada

Residuo

Líquido sobrenadante

200 mL de Na OH 0.1N, agitando 4h y centrifugada a 300 rpm durante 15 mín.

Líquido sobrenadante Hfe+HC

Residuo Calentando a 70°c cm 200ml de HF 1N durante 3h y centrifugando a 3000 Rpm durante15 mín. Lavado con agua

Destrucción de particulas arcillosas: Calentando a 70°c con 200 ml de HF+HCl 1N durante 3h y centrifugando a 3000 Rpm durante 15mín (se repetin 4 veces)

Líquido sobrenadante

Residuo 200 mL de Na OH 0.1N, agitando 4h y centrifugada a 300 rpm durante 15 mín.

Líquido sobrenadante Hc

Residuo 200 ml H 3PO4; d = 1.4 Agitando a 30mín y Centrifugado a 1500 rpm durante 10 mín

Residuo final Hp

Líquido sobrenadante Filtración

Hh

Líquido sobrenadante

Fraccionamiento de Suelos de Pradera y Forestal

Suelos de pradera Distribución de fracciones húmicas en suelos de praderas y bosques: FA = ácidos fúlvicos; GHA = ácidos húmicos grises; BHA = ácidos húmicos pardos.

Suelos forestales

Según KONONOVA

Valores medios de C y N en fracciones húmicas edáficas (Adaptado de Moyano y Gallardo)

Suelos forestales del Sistema Central español N (mg/g)

C (mg/g)

0,6

6,0

0,3

3,0

Suelo

A. fúlvico

A. Húmico p.

A. Húmico g.

Humina

Fraccionamiento Orgánico de Suelos de la Sierra de Gata HORIZONTES

10 cm

A11

A12 60 cm

A3 C3

A12 A3 C1

2.5

50

Humina hidrolizable

C%

Prof. cms

NO HUMIFICADO

N %.

7.5

7.5

HUMINA RESIDUAL

ACIDOS FULVICOS

90 cm

C2

C%

A12

10 cm

A13

A12 A13

A3

60 cm

A3

AC

AC

C1

C1 90 cm

C2

2.5

5.0

7.5

HUMINA HIDRO LIZABLE

A11

N %.

A.HUMICO

A11

C2

NO HUMIFICADO

PERFIL I

A11

5.0

PERFIL I

2.5

HUMINA RESIDUAL

C2 2.5

50

75

Fraccionamiento orgánico de perfiles (%) Perfiles de C (%) y N (‰)

Cambisoles húmicos bajo rebollos (perfil I ) y pinos (perfil II)

%

Cenizas en Acidos Húmicos Cambisoles húmicos, Sierra de Gata (España) Cenizas (%)

Suelo bajo Robles

Suelo bajo Pinos marítimos

Ah1

Ah2

ABw

Ah1

Ah2

Ah3

ABw

Acidos húmicos pardos

35

60

66

31

27

36

45

Acidos húmicos grises

59

69

69

38

48

48

54

Humina extraíble

68

72

72

38

51

42

52

Incremento en la descomposición de la materia orgánica particulada (MOP)

Modelo de Descomposición Progresiva de Agregados Edáficos Complejo organo-mineral (densidad >2.0 g/cm3)

MOP (densidad 2.0 g/cm3)

Macro agregado ocluido MOP de densidad = 1.8.-2.0 g/cm3

Dispersión ultrasónica

Complejo organo-mineral (densidad >2.0 g/cm3)

Macro agregado ocluido MOP de densidad = 1.8.-2.0 g/cm3

Dispersión ultrasónica

Dispersión

Complejo organo-mineral (densidad >2.0 g/cm3)

Macro agregado ocluido MOP de densidad = 1.8.-2.0 g/cm3

ultrasónica Complejo organo-mineral (densidad >2.0 g/cm3)

Micro agregado ocluido (MOP de densidad 250 µm

Arena fina; criba de 50 µm

Fracción >50-250 µm

Limo gruesa: por sedimentación

Fracción > 20-50 µm

Limo fino y arcilla: por centrifugación

Fracción >2-20 µm Fracción >2 µm

Distribución de Fracciones por Agregados según Métodos A y B (se compara con el análisis granulométrico de partículas) 50 Arenas

Limos

40

30

20

%

( peso sobre total)

Arcillas

10

0

Método A Método B Análisis granulométrico

0-2 µm

2-20 µm

20-50 µm

50-250 µm

Fracciones

> 250 µm

Análisis Elemental de Substancias Orgánicas (Disueltas y Particuladas) (Río Sopchopp, Tallahassee, Florida)

Filtrado a 0.45 µm

C

H

O

N

S

P

Cenizas

Total

Suspensión orgánica

55.9

5.2

46.1

2.4

0.5

0.2

21

110

Solución orgánica

50.4

4.0

45.0

1.1

1.0

0.1

8

101

Acidos fúlvicos

50.2

3.9

42.8

1.7

0.6

0.5

1

100

(media de ríos de Florida)

Características de Hidrosolubles

Hidrosolubles

Color

C (mg/kg)

E4/E6

N (mg/kg)

C/N

pH

Roble

Pardo

1.310

9.3

45.8

28.6

6.9

Pino

Amarillo

1.310

2.1

26.8

48.6

5.0

Parámetros Indicadores sobre la Naturaleza Húmica de Suelos Niveles y Evaluación

Parámetro • •

Valores normales superiores al 0.15 % Según Pujolà (1989) Contenidos inferiores pueden indicar: a) Suelos empobrecidos b) Falta de evolución (ralentización) c) Evolución exagerada de los compuestos orgánicos

CAF (% en suelos)

• • •

Valores normales entre 0.10 y 0.30 % Valores inferiores indican suelos empobrecidos Valores superiores indican mala evolución

Chum (% en suelos)

• •

Valores normales entre 0.5 y 3.0 % Valores normales CHum/Ctotal entre 40-70 %

CnH (% en suelos)

• •

Carbono correspondiente a la M.O. no humificada, Complementario al grado de humificación

• •

Valores normales superiores a 1. Valores inferiores pueden indicar: a) Aportes recientes de materia orgánica b) Mala evolución (razones edáficas y de manejo)

CAH (% en suelos)

Indice de polimerización (CAH/CAF)

Sólo es aplicable aplicando siempre los mismos métodos analíticos

Características de la Materia Orgánica del Suelo Substancias Húmicas Solubles en ácidos Solubles en álcalis

Insolubles en ácidos Solubles en álcalis

Insolubles en ácidos Insolubles en álcalis

Acidos Fúlvicos (amarillos)

Acidos Húmicos (pardos)

Huminas (grises)

200 Dalton 45 % 50 % 1,500 cmolc / kg 0.5 % 0.5 % 150 cmolc / kg 30 cmolc / kg

750 cmolc / kg 100 cmolc / kg 10 3.5 % 1 año

Aumenta el peso molecular Aumenta el contenido en C Disminuye el contenido en O Disminuye acidez y C.C.C. Aumenta el contenido en N Aumenta el contenido en cenizas Disminuye grupos COOH Aumenta (poco) grupos fenólicos Disminuye grupos alcohólicos Disminuyen grupos metoxilos Disminuye coeficiente E4/E6 Disminye el contenido en P Aumenta edad media

500 000 Dalton 65 % 30 % 500 cmolc / kg 6% 75 %

1500 cmolc / kg 600 cmolc / kg 200 cmolc / kg 50 cmolc / kg 4 0.1 % 10 000 años

La Determinación del C Orgánico del Suelo (COS) Metodologías de determinación

COS (%)

C (%) vía húmeda (Ch) Ch = 0.054 + 0.998 Cs (r = 0.99; n = 25)

• Vía húmeda (K 2CrO7) • Vía seca ( horno combustión) • Oxidación con H2O2 al 10 %

Ea = 0.015 + 0.074 Cs (r = 0.72; n = 25)

Conclusiones: a) Vía húmeda da valores por defecto ( > 0.015) b) El error absoluto es creciente con el C c) El error relativo es casi constante

1

5

9 C (%) vía seca (Cs)

La Resistencia del C Orgánico del Suelo (COS) COS (%)

Horizonte Ah Horizonte ABw

N° de tratamientos con H2O2 (al 10 %)

H 2O 2

a) La materia orgánica es resistente a tratamientos con H 2O2

Conclusiones:

b) Los tratamientos con H2O2 rompen las estructuras aromáticas de las sustancias húmicas (véase luego). c) Sólo hay seguridad de una combustión total del C orgánico edáfico a . temperatura > 700 °C.

La Resistencia del C Orgánico del Suelo (COS) E

A.T.D. Muestra tratadas con H2O2

(Horizonte Ah)

100

500

t (°C)

Temperatura (hasta combustión total)

Los Factores Empíricos de Conversión de COS a MOS (COS/MOS)

• Comisión española de Normalización Métodos Analíticos 1,724

(1,72)

Factor de Van BEMMELEN (C = 58 % MOS)

GALLARDO

Residuos poco descompuestos

1,70

Delecour et al., 1964

Horizontes holorgánicos

1,73

Delecour et al., 1964

Horizontes homorgánicos

2,00

Delecour et al., 1964

Horizontes minerales

2.00

Ponomareva et al., 1967

Horizontes espódicos

2,20

Ponomareva et al., 1967

Acidos fúlvicos

2,18

Delecour et al., 1964

Acidos húmicos

1,68

Aleksandrova, 1960

Materia orgánica edáfica

2,00

Ponomareva et al. 1967

• Broadbent (1953) y Howard (1966) recomiendan la determinación en cada caso • Gallardo (1975) recomienda usar preferentemente valores de C (mg C/g suelo).

• Si se dan valores de materia orgánica, sólo con dos cifras significativas. • Para suelos orgánicos o turbosos (M.O. S.  30 %), utilícese pérdida de peso a 700 °C, corrigiendo humedad a 110 °C.

Cálculo de Déficits de Materia Orgánica del Suelo Zona semiárida cerealista al Sur del río Duero (España) (tm= 12 °C; Pm= 450 mm) Contenidos (en % C orgánico)

Déficit de M.O. Mg/ha

Muy Alto

Sin déficit

Alto

> 4.0 2.0 - 4.0

Sin déficit aceptable

Bueno

1.0 - 2.0

Déficit aceptable

Bajo

0.5 - 1.0

Déficit moderada grave

< 0.50

Déficit grave muy grave

Muy bajo

NECESIDADES DE RESIDUOS ORGANICOS (Para un mínimo 1 % de C)

Déficit MOS: 1.02 - 0.7 % C

10 Mg/ha, año (moderado)

0.72 - 0.2 % C

25 Mg/ha, año (grave)

< 0.2 % C

> 25 Mg/ha, año (muy grave)

Cálculo de Déficits de Materia Orgánica del Suelo Cálculo del Déficit ( Déficit regionales calculados:

“Tierra de Medina” (Valladolid):

Región

)

= d MOS de

Déficit puntual. Espacio regional.

2 millones Mg/136.000 ha déficit M.O.S. Déficit medio: 15 Mg/ha M.O.S.

“Campo de Peñaranda” (Salamanca):

1.2 millones Mg/ 85.000 ha déficit M.O.S. Déficit medio: 14 Mg/ha M.O.S.

Déficit medio zona Norte (Pm  400 mm): 19 Mg/ha de M.O.S. Déficit medio zona Sur (Pm ~ 500 mm): 10 Mg/ha de M.O.S.

Fraccionamiento Orgánico de Cambisoles húmicos (Oeste Español) C (%)

N (%) Inicial Respirometría R.Hidrosolubles

I A11 Rebollar

Inicial Respirometria R.Hidrosolubles

I A 12

Inicial Respirometría R.Hidrosolubles

II A11 Pinar

Inicial Respirometría

II A22

R.Hidrosolubles

No humificado Acidos fúlvicos I

Fraciones húmicas I Fraciones húmicas II

Acidos fúlvicos II

Humina extraible

Humina residual

FRACCIONAMIENTO DE SUELOS ESPAÑOLES G.1: Ránker pardo (CAMBISOL HUMICO) G.3: Tierra parda /G (CAMBISOL DISTRICO) Fracciones (%) Fracciones (%) 15 20 25 5 10 15 5 10 20 25 Horizonte Horizonte Prf Prf. (cms) (cms) Ao A11 25

A1

25

A12

A/(B)

50

50 (B)

(B)/C1

75

75 100

C1

Ac. Himatomelánicos Ac. Fúlvicos Ac. Humínicos libres Ac. Humínicos ligados Humína extraíble Materia orgánica total

100

10 MOS (%)

5 CLAVE

(B/)C1

Ao A1 A/(B) (B)/C1 C1/

CLAVE

25

50

Arcilla (%) Razón C/N Nivel de extracción

10 MOS (%)

5

Ac. Himatomelánicos Ac. Fúlvicos Ac. Humínicos libres Ac. Humínicos ligados Humina extraíble Materia orgánica total

A11 A12 (B) (B)/C1

50 25 Arcilla % Razón C/N Nivel Extracción (%)

FRACCIONAMIENTO DE SUELOS ESPAÑOLES G-24: Suelo arcilloso oscuro salino (LUVISOL GLEICO) G-22: Vega caliza salina (SOLONCHAK CALCICO) Fracciones % ySales% Fracciones % y Sales % 25 5 15 20 25 5 15 20 10 10 Horizonte Prf Horizontes Prf. cms cms A A AeG 25 25 Bt

50

50

B1

75

B/Ca

75

B2sa 100

100

Ca

C1 5

CLAVE Ac. Himatomelánicos Ac. Fúlvicos Ac. Humínicos libres Ac. Humínicos ligados Humina extraíble Materia orgánica total

10 A B1 B2 sa

5

MOS (%)

25

50

Arcilla % RazónC/N Nivel Extraccion %

CLAVE Ac. Himatomelánicos Ac. Fúlvicos Ac. Humínicos libres Ac. Humínicos ligados Humina extraíble Materia orgánica total

10

MOS (%)

Ae A2 G B B/Ca

20

50

Acilla % RazónC/N Nivel extracción %

FRACCIONAMIENTO DE SUELOS ESPAÑOLES G.21:Xerorendsina (LEPTOSOL RENDSICO) Horizontes

5

10

15

Fracciones % 20 25

A

G 19: Suelo pardo rojizo (ALISOL HUMICO) Prf. Horizonte cms A 25

A/C1

5

10

15

Fracciones % 20 25 Prf. cms 25

B1

50

50 B2

C1

75

75 B2/C1 5

10

5

MOS (%)

10 MOS (%) A

CLAVE Ac. himatomelánicos Ac. fúlvicos Ac. huminicos libres Ac. humínicos ligados Humina extraíble Materia orgánica total

A A/C1 C1

CLAVE 25

50

Razón C/N

Nivel Extracción %

Ac. himatomelánicos Ac. fúlvicos Ac. humínicos libres Ac humícos ligados Humina extraíble Materia orgánica total

B1 B2 B2/C2

25

52

75° Arcilla % Razón C/N Nivel Extracción %

Espectro Visible de Fracciones Húmicas Espectro visible del ácido fúlvico (A) y ácido húmico (B) de un podsol canadiense Densidad óptica (E4/E6) de 7.5 y 5.7, respectivamente

Densidad óptica

1.6 1.4 1.2

(A)

1.0 0.8 0.6

(B)

0.4

0.2 400

500

600

700

Longitud de onda (nm)

(Según Schnitzer)

Coeficientes de Color (E4/E6) de Fracciones Húmicas de Algunos Suelos Norteamericanos Relación E4/E6 de varios ácidos fúlvicos y húmicos Fracciones y Suelos Acidos húmicos Podzol S. gris forestal Chernozem S. Castaño Sierozem Krasnozem Acidos fúlvicos

Relación E4/E6 ± 5.0 ± 3.5 3.0-3.5 3.8-4.0 4.0-4.5 ± 5.0

(Según Schnitzer)

6.0-8.5

En el sistema norteamericano de clasificación de suelos los dos primeros suelos son un Spodosol y un Alfisol, respectivamente Los suelos Chernozem y Castaño son Mollisoles; los suelos Sierozem son Aridisoles.

Curvas de Analisis Térmico (ATD) de un Suelo Forestal Español CAMBISOL HUMICO

CAMBISOL HUMICO CURVA ATD

CURVA ATD

Acidos Húmicos Libres

HORIZONTE

Acidos Húmicos Ligados

HORIZONTE

E

E

A11 A11

A12

A12 A/(B)

A/(B) (B)/C1

(B)/C1

C1

C1

50

200

400

600 T 0C

50

200

400

600

T 0C

Hidrosoluble de Roble (Q. pyrenaica) y Pino (P. pinaster) en Cambisoles húmicos C (ppm)

C (ppm) Hidrosoluble

1500

100

roble pino

1250

1000

Desorción con Na OH (AMBERLITE XAD-8) 750 Adsorción por XAD-8

500

500

250

pH

Hidrosoluble

roble pino

pH

10.0 EVOLUCION DEL pH

9.0 7.0

7.0 15.0

(C=13 mg/”VT=34 mL)

EVOLUCION DEL pH EVOLUCION DENSIDAD OPTICA (E4/E6)

Eh/E6

5.0 8.0

Eh/E6

10.0

5.0

5.0

EVOLUCION DENSIDAD OPTICA (E4/E6)

Eluyente (mL)

Eluyente (mL)

ESPECTROS IR DE FRACCIONES HUMICAS Y HUMINICAS (CAMBISOLES HUMICOS)

2.5 A

3

3.5 4

5

6

7

8 9 10 1214 nm

2.5 A 3

3.5 4

5

6

7

8 9 10 12 14 nm

I A11 I A12 I A3 I C1 I C2

II A11 II A12 II A13 II A3 II AC II C1 II C2

Huminas extraibles

Fracciones húmicas 4000

3000

2000

1500

1200

800 cm-1

4000

3000

2000

1600

1200

BANDAS MAS CARACTERISTICAS HUMEDAD: 3.380 cm-1 FOSFORO: 820 cm-1 CUARZO: 780 cm-1 (doblete)

C.H alifático: 2.950cm-1 C.H alifático: 1.460cm-1 AGUA: 822cm-1 C.H aromático : 1.240 cm-1

1050 cm-1 : C-O-Si , C-O-T 1410 cm-1 : COO-;-OH;-CH (ALIFATICOS)

1610 cm-1 : C-C áromáticos; COOH; COO

3380 cm-1 : HOH

1720 cm: C=O

800 cm-1

Picos de Infrarrojos Según Stevenson y Goh (1971), Wang y col. (1990), Fukusima y col. (1996) y Yabuta y col. (2008) los picos más importantes en Infrarrojos son: - El grupo O-H da vibraciones a 3100-3600 cm-1. - Los grupos C-H alifáticos dan picos a 2927 y 2848 cm-1. - Los grupos metileno y metilo dan picos alrededor de 1470-1445 cm-1 y 1450-1345 cm-1 respectivamente . - Los grupos -OH alcohólico da un pico a 1120 cm-1.

- El grupo C=O da vibraciones a 1720-1740 cm-1. - El grupo C-O éster da picos a 1320-1210 cm-1. - El grupo C-O da vibración da banda a 1034 cm-1 (éster o alcohol). - Los grupos C=C alifáticos y aromáticos dan vibraciones a 1652 cm -1. - Los grupos -CH2 dan picos a 690-698 cm-1. - Los grupos amidos dan picos a 1631 cm-1 y el grupo C-N da picos netos a 1384 cm-1. - Los grupos N-H dan una banda a 802 cm-1. - Los grupos CH2 dan picos a 2927 cm-1, mientras que los grupos CH3 a 2848 cm-1

Respuesta Microbiana de Dos Substancias a la Respirometría

Porcentaje de C inicial

(%)

C residual

100 80 60 40 20

4

8

12 Días incubación

16

Estudio Respirométrico de Suelos 15

* Quercus pyrenaica * Cambisol húmico

Horinzonte A11 Con hidrosoluble de roble

(Hidrosolubles)

CO2 (mg)

Intensidad respirométrica ( t = 23 °C ) 10

5

Respiración endógena 5

¿Efecto primming?

10

Días

Estudio Respirométrico de Suelos 15

* Pinus pinaster * Cambisol húmico

Horinzonte A11 Con hidrosoluble de pino

CO2 (mg)

(Hidrosolubles) 10

Intensidad respirométrica ( t = 23 °C )

5

Respiración endógena 5

¿Efecto primming?

10

días

Estudio Respirométrico de Suelos

C (mg 100/ g suelo)

Mineralización en epipedones enriquecidos con hidrosolubles Suelo X

Suelo VII

C: 0.23 % Arcilla: 12 %

C: 0.63 % Arcilla: 32 %

20 O Suelo VII Suelo X Respiración endógena (microflora autóctona)

10

O O

O O O

O O O

O

O

O

O

O

O

O

0 5

10

15

Días

Estudio Respirométrico de Suelos

C (mg 100/ g suelo)

Mineralización en epipedones enriquecidos con hidrosolubles Suelo VII

C: 0.23 %

C: 0.63 % Arcilla: 32 %

Arcilla: 12%

20

10

Suelo X

Respiración exógena (microflora zimógena)

O

O

O

O O

O

O

O Suelo VII Suelo X

O

O

O O

O O

O 5

10

15 Días

Evolución Temporal del 14C en la Atmósfera 14C

200 180

Latitud: 30-600 N

160 140 120 100 80

1940

´50

´60

´70

´90

´80

Años

2000

Tiempos Medios de Residencia (MRT) y Evolución del 14C Atmosférico

Edad según

14C

en un Suelo Agrícola

Rohamsted (Gran Bretaña) Profundidad (cm)

C (mg/g)

Edad (años)

0 - 25

9

1,500

25 - 45

6

2,000

45 - 70

5

3,700

115 - 140

2

10,000

205 - 230

2

12,100

Tiempos Medios de Residencia (TMR) de Fracciones Húmicas de un Chernozem (determinado por 14C; ± 60 años) Componente

TMR (años)

Suelo sin tratar (Mollisol)

870

Total extracto ácido Acidos fúlvicos

325 495

Acidos húmicos

1425

Fracción hidrolizable Fracción no hidrolizable Humina

25 1400 1140

Fracción hidrolizable Fracción no hidrolizable (Según Campbell et al.)

465 1230

Porcentaje de fracción que resulta activa con diferentes manejos (usando 14C)

Errores Edad por Contaminación con 14C (bombas atómicas) Contaminación 14C Edad aparente 5%

Edad real (años)

1%

600

0.54

0.16

0 (1950)

1,000

0.91

0.55

0.16

5,000

4.9

4.2

3.6

10,000

9.7

8.7

7.6

50,000

36.6

24.0

18.4

10 %

Ciclo C12 y Datación C14 Reservas C12

(x1012 Mg C)

CO2 atmosférico

0.64

Biósfera terrestre

0.30

Humus edáfico

Ratio:

1012 *C12 1 C14

Tiempo medio de residencia: C14: 5.600 + 40 (años)

1.1

Biósfera terrestre

0.01

M.O. marítima

2.7

C inorgánico marítimo

35.4

Total (Mg Cx 1012)

40.2

To= 1950 A.D.

TAD

1950