El uso y aplicación de materia orgánica en agricultura es milenaria, sin embargo paulatinamente fue experimentando un decrecimiento considerable, probablemente a causa de la introducción de los fertilizantes químicos que producían mayores cosechas a menor costo. Sin embargo, durante los últimos años se ha observado un creciente interés sobre la materia orgánica, habiendo experimentado su mercado un gran auge ligado al tema de los residuos orgánicos que encuentran así, una aplicación y el desarrollo de nuevas tecnologías.

Los residuos orgánicos sin descomponer están formados por: hidratos de carbono simples y complejos, compuestos nitrogenados, lípidos, ácidos orgánicos (cítrico, fumárico, málico, malónico, succínico); polímeros y compuestos fenólicos (ligninas, taninos, etc.) y elementos minerales. Todos estos componentes de la materia viva sufren una serie de transformaciones que originan lo que conocemos como materia orgánica propiamente dicha. En el suelo coinciden los materiales orgánicos frescos, las sustancias en proceso de descomposición (hidratos de carbono, etc.) y los productos resultantes del proceso de humificación. Todos ellos forman la materia orgánica del suelo.

ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO

El suelo recibe una gran cantidad de restos orgánicos de distinto origen, entre éstos, restos de las plantas superiores que llegan al suelo de dos maneras: se depositan en la superficie (hojas, ramas, flores, frutos) o quedan directamente en la masa del suelo (raíces al morir).

Otras dos fuentes importantes son el plasma microbiano y los restos de la fauna habitante del suelo.

Basándose en lo anterior, se considera a la materia orgánica del suelo (MOS) como un continuo de compuestos heterogéneos con base de carbono, que están formados por la acumulación de materiales de origen animal y vegetal parcial o completamente descompuestos en continuo estado de descomposición, de sustancias sintetizadas microbiológicamente y/o químicamente, del conjunto de microorganismos vivos y muertos y de animales pequeños que aún faltan descomponer.

Inmediatamente después de la caída de los materiales al suelo y muchas veces antes, comienza un rápido proceso de transformación por parte de los macro y microorganismos que utilizan los residuos orgánicos como fuente de energía. El proceso de descomposición está acompañado de la liberación de CO2 y de los nutrimentos contenidos en los residuos orgánicos.

Del 75 – 90 % de los restos orgánicos están constituidos por agua. Una fracción pequeña de MOS está constituida por carbohidratos, aminoácidos, ácidos alifáticos, proteínas, grasas, etc., y en su mayor parte están formadas por las llamadas sustancias húmicas, que son una serie de compuestos de alto peso molecular. Estas sustancias húmicas han sido divididas en grupos de acuerdo a su solubilidad en soluciones ácidas y básicas concentradas: ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, huminas. Los ácidos húmicos son moléculas más grandes y complejas que los ácidos fúlvicos, además presentan contenidos más altos de N, pero menor de grupos funcionales.

EFECTOS BENÉFICOS DE LA MATERIA ORGÁNICA

Los científicos agrícolas han reconocido los beneficios de la MOS para la productividad de los cultivos. Esos beneficios han sido sujeto de controversia por mucho tiempo y algunos se mantienen actualmente. Muchos de estos beneficios de la MOS han sido bien documentados, pero algunos efectos están íntimamente asociados con otros factores del suelo que es difícil atribuirle solo a la materia orgánica. Otros de los inconvenientes están ligados a la falta de precisiones para definir específicamente las varias fracciones dentro de la MOS.

El efecto benéfico de la MOS sobre la fertilidad de los suelos especialmente sobre aquellos altamente meteorizados es de una importancia dramática con relación a sus contenidos, pues está demostrado que incrementos mínimos benefician simultáneamente las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Aunque la interacción de estas tres propiedades dificulta la cuantificación del efecto benéfico de la MOS, para complicar aún más la situación es muy factible que los distintos componentes de la MOS estén afectando simultáneamente y en forma distinta la dinámica, las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.

Aunque no se conoce a ciencia cierta la naturaleza de los procesos implicados ni las fracciones de MOS que afectan las propiedades del suelo, es claro que ésta presenta efectos benéficos como los siguientes:

– Es fuente importante de micro y macronutrientes especialmente N, P, K, siendo particularmente importante el P orgánico en los suelos ácidos.

– Ayuda a la estabilización de la acidez del suelo.

– Actúa como agente quelatante del aluminio.

– Actúa como quelatante de micronutrientes previniendo su lixiviación y evita la toxicidad de los mismos.

– Regula los fenómenos de adsorción especialmente la inactivación de plaguicidas.

– Mejora la capacidad de intercambio del suelo.

– Mejora la cohesión y estabilidad de los agregados del suelo.

– Disminuye la densidad aparente.

– Aumenta la capacidad del suelo para retener agua.

– Es fuente energética de los microorganismos especialmente por sus compuestos de carbono.

– Estimula el desarrollo radicular y la actividad de los macro y microorganismos del suelo.

MINERALIZACIÓN DE NUTRIMENTOS DE LA MATERIA ORGÁNICA

Una de las contribuciones más importante de la materia orgánica a la fertilidad de suelo es su capacidad de suplir nutrimentos, especialmente nitrógeno, fósforo, y azufre. Los nutrimentos son secuestrados y liberados de la materia orgánica por 2 procesos distintos: biológicos (N, P, K) y químicos (Ca, Mg, K).

Para un mejor entendimiento de estos procesos es necesario mencionar conceptos como mineralización e inmovilización. La mineralización incluye un conjunto de procesos por medio de las cuales, el N, P, entre otros en combinación con la materia orgánica son transformados a moléculas inorgánicas de constitución más simple.

INDICADORES Y MEDICIONES DE MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO

Aunque se reconocen los múltiples beneficios de la MOS, el papel que juega cada una de las fracciones de la materia orgánica en la fertilidad de los suelos es difícil esclarecer. En los últimos años se han venido desarrollando muchos modelos conceptuales y matemáticos para describir los procesos de formación y las tasas de reciclaje de las diferentes clases de la MOS.

Estos avances conceptuales y metodológicos han abierto líneas nuevas y promisorias de investigaciones relacionadas con el manejo de insumos orgánicos y la materia orgánica del suelo. Un concepto clave relacionado a estos avances es que tipos o fracciones diferentes de materia orgánica existen en el suelo y que se pueden manejar estas fracciones a través del manipuleo de las cantidades, tipos, y el ambiente físico de los insumos orgánicos adicionados al sistema. Bajo este concepto, no toda la materia orgánica es la misma y si queremos manejarla, tenemos que prestar más atención a la dinámica de las fracciones más lábiles.

Teóricamente, las diferencias en las tasas de reciclaje entre estas fracciones son debido a la naturaleza química de los compuestos orgánicos y su asociación con las partículas del suelo.

La fracción activa incluye la biomasa microbiana y las sustancias fácilmente descompuestas (como exudados) que provienen de las plantas y microbios; la fracción lenta incluye residuos orgánicos químicamente complejos o medio descompuestos que se encuentran disponible a los microorganismos (usualmente existen entre los macroagregados del suelo) y que aún no es considerada como humus; y la fracción pasiva incluye los compuestos químicos complejos que son difícilmente descompuestos y/o existen dentro de los microagregados y consecuentemente no son físicamente disponibles a los microorganismos.

La biomasa microbiana es un componente vivo de la MOS, que constituye una fuente y salida de nutrimentos para las plantas especialmente N y P y es el principal mediador en el ciclaje de carbono. Ayuda a disminuir pérdidas de nutrimentos por lixiviación, por medio de la retención temporal o inmovilización que hacen los microorganismos a través de su biomasa, libera nutrimentos a través de los procesos de descomposición y mineralización. La biomasa microbiana es in indicador sensible y rápido de los cambios de la MOS bajo diferentes prácticas de manejo.

La macromateria orgánica del suelo (MMO). La fracción ligera o MMO del suelo parecen ser las fracciones de MOS que más decaen como resultado del cultivo de los suelos, ya que se vuelven más susceptibles al ataque microbiano. Estas fracciones parecen estar involucradas en el amortiguamiento de los nutrimentos y en el mantenimiento de la agregación del suelo, por lo tanto, su pérdida resulta en la disminución de estas propiedades.

La fracción de MMO está definida como la fracción del tamaño de arena de la materia orgánica, está compuesta principalmente de fragmentos de raíces y otros residuos vegetales que varían en su estado de descomposición y una relación C:N alrededor de 20. La fracción obtenida simula aproximadamente las características de la fracción de materia orgánica llamada lenta, descomponible o estabilizada.

Muchos estudios han demostrado cambios significativos en los contenidos de las fracciones de MOS a través del tiempo, como una función del tipo o de la rotación de los cultivos, el manejo de los residuos, labranza, prácticas de fertilización y otros factores agronómicos.

EL cultivo de los suelos disminuye la cantidad de adiciones orgánicas, cambia el microclima del suelo y aumenta el acceso de la MOS a los microorganismos, por lo tanto, se reduce la MOS y la disponibilidad de los nutrimentos y la estabilidad estructural del suelo a largo plazo. Por lo tanto, es evidente que el tipo y manejo del agroecosistema afectan la cantidad y calidad de los residuos orgánicos producidos y el ambiente biofísico que regula los procesos de descomposición.

LA IMPORTANCIA DE LA MATERIA ORGÁNICA EN LOS AGROECOSISTEMAS

El mantenimiento de la materia orgánica del suelo es un proceso clave relacionado con la sostenibilidad y productividad de los sistemas agrícolas, especialmente para los que están en suelos frágiles y manejados por agricultores de pocos recursos. Como se mencionó anteriormente, la importancia de la materia orgánica descansa en su contribución a la capacidad de intercambio catiónico del suelo y, por ende, en la retención de los nutrimentos, su función como una fuente importante de nitrógeno y fósforo, y su rol en el mantenimiento de la agregación, estructura física, y retención del agua del suelo.

Cambios en el medio ambiente del suelo pueden resultar en una disminución rápida de la materia orgánica, resultando especialmente en suelos meteorizados, en la disminución de la productividad. Además, su pérdida contribuye al enriquecimiento atmosférico del carbono y al efecto invernadero asociado con la conversión de los bosques tropicales a otras formas de uso.

Durante las últimas dos décadas, muchas investigaciones han intentado desarrollar tecnologías simples en base del uso de la vegetación e insumos orgánicos para mejora la productividad y sostenibilidad de los agroecosistemas. Estas tecnologías incluyeron el manejo de los residuos de los cultivos, abonos verdes, coberturas de leguminosas, y barbechos y forrajes mejorados, compost, etc. Se piensa que, en éste u otros sistemas que usan residuos orgánicos, muchos de los beneficios derivados del uso de estos materiales son debido a su habilidad de mantener la materia orgánica y estructura física del suelo y promover el reciclaje de nutrimentos, sin embargo, estas tecnologías no han sido evaluadas adecuadamente debido en gran medida a la falta de indicadores y metodologías apropiadas para cuantificar la dinámica de la materia orgánica.