Materia orgánica del suelo

Importancia de la materia orgánica

La materia orgánica del suelo acumula reservas de carbono, nitrógeno, potasio, fósforo, microelementos, contribuye a la creación de regímenes óptimos del suelo y su estructura, previene los procesos erosivos, atenúa el efecto de sustancias tóxicas. Las sustancias orgánicas regulan el consumo de elementos nutritivos, evitando pérdidas improductivas por lavado, formación de productos gaseosos y compuestos minerales poco solubles, aumentan la eficacia de los fertilizantes minerales. Es la única fuente de energía para la actividad vital de la microflora y biota del suelo, participa en la autorregulación de la descomposición, favoreciendo la inactivación por minerales arcillosos de las enzimas liberadas por los microorganismos. Los suelos con alto contenido de humus son biológicamente más activos: en ellos hay mayor número de microorganismos, su composición de especies es más diversa, se forma más intensamente dióxido de carbono CO₂, y la actividad enzimática es mayor.

La materia orgánica del suelo participa en la formación del suelo, lo que se debe a su capacidad de unirse con la parte mineral del suelo. Los compuestos órgano-minerales que se forman representan el complejo absorbente del suelo — la propiedad más importante de cualquier suelo. Las formas de compuestos órgano-minerales pueden ser complejos con cationes metálicos, hidróxidos, aniones, silicatos, etc. Los compuestos complejos mineral-orgánicos del suelo son un ejemplo de tales formas.

Una condición obligatoria para una agricultura estable es la reproducción de la materia orgánica, lo que significa la reproducción simultánea de los factores biológicos, agrofísicos y agroquímicos de la fertilidad.

El humus es un excelente absorbente de agua — 1 g de humus es capaz de absorber de 4 a 20 g de agua disponible para las plantas. Esta propiedad depende de la presencia de ácidos húmicos.

El contenido de humus es un indicador de la fertilidad potencial del suelo y de la actividad de todos los procesos biológicos. El humus constituye el 85-90% de la cantidad total de materia orgánica del suelo. De su contenido, composición y propiedades dependen los regímenes térmico, aéreo y nutritivo, las propiedades hídrico-físicas, la capacidad de absorción, la capacidad tampón del suelo, las reservas totales y móviles de nutrientes y fertilizantes, las transformaciones y el movimiento de los elementos nutritivos. Las formas móviles de humus, debido a su lenta descomposición, participan en la nutrición de las plantas en menor medida que las sustancias no humificadas, pero crean un ambiente favorable para este proceso.

El contenido de materia orgánica en la capa arable de los diferentes tipos de suelo varía mucho — desde muy bajo (menos del 1,0%) hasta alto (más del 10%). El enriquecimiento del suelo con materia orgánica reduce las pérdidas de nutrientes de los fertilizantes como resultado de procesos migratorios, disminuyendo así también el impacto negativo sobre el medio ambiente. Los procesos cíclicos de síntesis y transformación de sustancias orgánicas en el suelo son la base de los ciclos biogeoquímicos de los elementos biófilos y desempeñan un papel importante en la reproducción de la fertilidad del suelo.

• La materia orgánica del suelo sirve como fuente de nutrición para las plantas. Contiene el 98-99% del nitrógeno, el 30-40% del fósforo, el 90% del azufre de su contenido total en el suelo.
• Los ácidos húmicos, los ácidos fúlvicos y otras sustancias húmicas, así como el ácido carbónico, destruyen gradualmente los silicatos y aluminosilicatos, transforman en forma disponible para las plantas los carbonatos de calcio y magnesio, fosfatos y otras sales.
• Las sustancias orgánicas sirven como medio nutritivo para los microorganismos.
• Los ácidos húmicos en estado altamente disperso, algunos ácidos orgánicos, enzimas, antibióticos, vitaminas, son estimuladores del crecimiento de las plantas, incluso en condiciones de cultivo acuático y arenoso.
• La materia orgánica del suelo aumenta la capacidad de absorción y la capacidad tampón, mejora las propiedades agrofísicas;
• La materia orgánica del suelo es capaz de regular las propiedades hídrico-físicas de los suelos, transformar el exceso de fertilizantes minerales, inactivar metales pesados, pesticidas y sus metabolitos, retrasando su entrada en los productos vegetales, aguas superficiales y subsuperficiales.

El agotamiento de los suelos en materia orgánica conduce al deterioro de las propiedades hídrico-físicas, químicas y biológicas. Gracias a su alta capacidad de absorción, el humus retiene de la migración por el perfil del suelo los cationes, intensifica la actividad biológica, absorbe sustancias tóxicas y metales pesados, impidiendo su entrada en las aguas subterráneas y las plantas.

Composición de la materia orgánica del suelo

La materia orgánica del suelo, o humus, se divide en dos grupos:

• sustancias húmicas, o de humus, de naturaleza específica, resistentes a la descomposición, ácidos fúlvicos libres y ligados, ácidos húmicos y humina;
• sustancias no humificadas, o inespecíficas, de origen vegetal y animal y productos intermedios de su descomposición, por ejemplo, celulosa, fibra, proteínas, péptidos, almidón y otros polisacáridos, ácidos orgánicos y aminoácidos, grasas, ceras, resinas, aldehídos, ácidos poliurónicos, polifenoles, lignina, quitina, taninos, etc. Esta parte de la materia orgánica representa el 10-15% de su reserva total en el suelo, se descompone fácilmente y es fuente de nutrientes para las plantas.

A las sustancias inespecíficas también se pueden atribuir las sustancias que forman parte de los tejidos vegetales y animales, productos de la actividad vital de organismos y plantas. Las sustancias inespecíficas pueden estar presentes en estado libre y ligadas a los componentes minerales del suelo. Muchas de estas sustancias son medio nutritivo para los microorganismos que las transforman en humus del suelo.

La proporción de compuestos húmicos específicos constituye el 85-90% de la materia orgánica del suelo. Representan compuestos oscuros de alto peso molecular, con una estructura química compleja.

Los compuestos húmicos se dividen en ácidos húmicos (ácidos húmicos y fúlvicos), sustancias prohúmicas — compuestos intermedios de sustancias similares a la humina y huminas. Dada la compleja estructura de estas sustancias, esta división es muy condicional.

Los tipos de suelo difieren en el contenido de humus, en la cantidad y proporción de ácidos húmicos y fúlvicos. Así, en los suelos césped-podzólicos esta proporción es de 0,4-0,6, en los chernozems — 1,0-1,5 y más. Estas diferencias determinan una mayor movilidad de la materia orgánica y, en consecuencia, del nitrógeno en los suelos césped-podzólicos.

Sustancias húmicas

El humus se divide en tres grupos:

• ácidos húmicos;
• ácidos fúlvicos;
• huminas.

Las sustancias húmicas del suelo pueden encontrarse en forma de humatos de calcio, magnesio, sodio; humatos y sales mixtas con hidróxido de aluminio y hierro; compuestos organominerales complejos con aluminio, hierro, fósforo y silicio. Estos compuestos pueden ser absorbidos por minerales arcillosos, especialmente fuertemente por minerales del tipo montmorillonita. Con la caolinita o los feldespatos la unión es menos fuerte. La formación de compuestos organominerales en el suelo contribuye a la fijación del humus.

Huminas

Las huminas — compuestos orgánicos de naturaleza húmica, insolubles en agua, soluciones de ácidos, álcalis o disolventes orgánicos. Representan un complejo de ésteres complejos de ácidos húmicos y fúlvicos, químicamente unidos a minerales arcillosos y a la parte mineral, lo que determina una alta resistencia a la descomposición química y microbiológica.

Las huminas no pueden ser fuentes de nutrientes para las plantas, pero gracias a su estructura compleja, que incluye grupos funcionales, sirven de tampón para retener en forma asimilable por las plantas los elementos nutritivos. El nitrógeno de las huminas constituye el 20-30% del nitrógeno total del suelo. Influyen en la capacidad, la capacidad tampón de los suelos, la migración y transformación de los nutrientes.

Sustancias no humificadas

Las sustancias no humificadas constituyen el 10-20% de la reserva total de sustancias orgánicas del suelo y sirven como fuente de nutrientes para las plantas y la biota. Algunas de ellas estimulan o inhiben el crecimiento y desarrollo de los organismos vivos, influyen en la transformación de los nutrientes del suelo y los fertilizantes desde formas no disponibles para las plantas.

Del 10 al 30% de las sustancias no humificadas participa en la nueva formación de humus. Los residuos vegetales representan de 3-5 a 12-15 t/ha o para los suelos césped-podzólicos — hasta el 10%, en los chernozems — 2-3% de las reservas totales de materia orgánica. La masa de microorganismos en la capa de 20 cm de suelo es de 0,7 a 2,7 t/ha, alcanzando 5-7 t/ha, lo que constituye el 1-3% de las reservas totales de materia orgánica.

El déficit de sustancias no humificadas en los suelos afecta el régimen nutritivo de todos los organismos.

Propiedades del humus

La propiedad más importante del humus es la coloidalidad. Las propiedades coloidales y superficialmente activas del humus se deben a las micelas catión-anión, gracias a las cuales se manifiesta una alta actividad incluso con un pequeño espesor de las capas de adsorción. Estas propiedades, a pesar de la pequeña proporción de humus en la fase sólida del suelo, excepto en los suelos turbosos, tienen importancia en la nutrición de las plantas, la transformación de los fertilizantes y la fertilidad de los suelos.

Fuentes de entrada de materia orgánica al suelo

La materia orgánica del suelo se forma en condiciones naturales durante la muerte de plantas, microorganismos, animales del suelo y la descomposición de los productos de su actividad vital. En condiciones de tierras arables, las principales fuentes de materia orgánica son los residuos vegetales y los fertilizantes orgánicos. La ventaja del uso de residuos vegetales se reduce a la disminución de los costos de aplicación de fertilizantes orgánicos, que, a diferencia de los residuos vegetales que entran anualmente, puede ser irregular y su distribución desigual.

Los residuos vegetales se pueden dividir en:

• de cosecha — residuos vegetales que quedan después de la cosecha de cultivos de cereales, incluyendo partes de tallos, hojas;
• de hoja y tallo — residuos vegetales que quedan después de la cosecha de patata, hierbas perennes, hortalizas, raíces, incluyendo rizomas, cuellos de raíz, tallos, etc.;
• de raíz — restos de raíces de plantas que quedan después de la cosecha.

La entrada de materia orgánica con los residuos vegetales ocurre durante todo el período de vegetación, ya que el proceso de muerte de partes individuales de la planta ocurre constantemente, y especialmente después de la floración y el inicio de la fructificación. Anualmente, debido a los residuos de cosecha y de raíz bajo cultivos de cereales es de 0,3-0,5 t/ha, bajo cultivos en hileras — 0,15-0,25 t/ha.

La profundidad de las raíces de diferentes cultivos y también su masa afectan de manera diferente el enriquecimiento del suelo con materia orgánica. Por la cantidad de materia orgánica que entra con los residuos vegetales, los cultivos principales también se pueden dividir en tres grupos:

• El primer grupo incluye las hierbas leguminosas y gramíneas perennes. Dejan la mayor cantidad de residuos de raíz y de cosecha. Además, los cultivos leguminosos perennes, debido a la propiedad de fijación de nitrógeno, reponen las reservas de nitrógeno del suelo.
• El segundo grupo incluye los cereales anuales y los cultivos de leguminosas de grano de siembra continua. Dejan significativamente menos residuos vegetales. Sin embargo, la cantidad de materia orgánica dejada dentro del grupo puede variar mucho. Por ejemplo, el raygrass y sus mezclas con cultivos leguminosos anuales dejan aproximadamente la misma cantidad de residuos vegetales que las hierbas perennes. Los cultivos de invierno superan a los cereales de primavera y las leguminosas de grano en este indicador. Después de la cosecha de cereales anuales y cultivos de leguminosas de grano quedan 1,5-3,0 t/ha de materia orgánica.
• Los residuos vegetales de los sistemas radiculares de las plantas del segundo grupo contienen más nitrógeno y fósforo, y en el rastrojo — potasio. Tal proporción de carbono y nitrógeno lo hace una fuente más valiosa de materia orgánica que los residuos de tallos. La aplicación de fertilizantes contribuye a una mayor acumulación en los residuos vegetales de nitrógeno y potasio, fósforo (en menor medida).

El tercer grupo incluye los cultivos en hileras, que dejan tras de sí la menor cantidad de residuos vegetales. La entrada de materia orgánica al suelo está determinada por la cantidad de residuos vegetales, y su calidad y velocidad de transformación — por su composición química.

La humedad y el suministro de nutrientes determinan la potencia de desarrollo del sistema radicular y de la parte aérea. En condiciones favorables, la parte aérea crece más que las raíces. Como resultado, la proporción de masas del sistema radicular y de la parte aérea se desplaza hacia esta última.

El contenido de elementos nutritivos es mayor en las hierbas perennes que en otros cultivos: el contenido de nitrógeno en los residuos de raíz de hierbas leguminosas perennes es de 2,25-2,60%, fósforo — 0,34-0,80, en los residuos de siega — 1,82-2,65 y 0,30-0,71% respectivamente, en las mezclas de gramíneas y leguminosas depende de la composición de la mezcla y es de 0,91-2,37% de nitrógeno y 0,25-1,06% de fósforo, en los residuos de siega — 1,60-2,18 y 0,17-0,54% respectivamente. El contenido de nitrógeno y fósforo de las gramíneas de poa y sus residuos de siega es significativamente menor.

La composición química está influenciada por — la edad de las raíces de las hierbas perennes: cuanto más viejas son las plantas, menor es el contenido de nitrógeno y elementos de ceniza; así como por la fertilización y las condiciones edafoclimáticas.

Los residuos vegetales de los cultivos anuales (excepto las leguminosas) y los cereales son significativamente más pobres en nutrientes en comparación con las hierbas perennes.

La materia orgánica del suelo se forma bajo la acción de la actividad vital de las plantas, los microorganismos y la fauna del suelo. Con un contenido suficiente de aire en el suelo y una humedad óptima, se produce un rápido proceso de descomposición aeróbica. En condiciones de falta de aire y exceso de humedad, se produce una descomposición microbiológica anaeróbica. Las condiciones óptimas para la descomposición de las sustancias orgánicas se dan en suelos estructurales, sueltos y cultivados.

El balance positivo se alcanza con la aplicación de fertilizantes orgánicos y el cultivo de hierbas perennes. 1 t de paja acumula hasta 170-180 kg de humus, o alrededor de 100 kg de carbono. Las hierbas perennes con un rendimiento de heno de 4-5 t/ha acumulan anualmente 800-900 kg/ha de humus, o 500-600 kg de carbono ligado.

Reserva de materia orgánica en el suelo

El mayor efecto de la influencia positiva de la materia orgánica sobre el rendimiento de los cultivos se logra creando una reserva óptima de materia orgánica para cada tipo de suelo. Óptima se puede considerar aquella cantidad de materia orgánica, composición y calidad que permite obtener el rendimiento planificado con un uso eficaz de los fertilizantes y la tecnología de laboreo del suelo.

Para los suelos césped-podzólicos se puede considerar óptimo un contenido de humus del 2,5-4%. Un menor contenido de materia orgánica conduce a una disminución de la productividad de los cultivos, uno mayor — no crea un aumento rentable del rendimiento.

La reserva de humus es uno de los indicadores más importantes del estado húmico del suelo. La reserva de humus depende del espesor de la capa arable y de su densidad. En los suelos de composición granulométrica ligera, la reserva de humus es, por regla general, menor que en los suelos análogos más pesados. Sin embargo, debido a una capa arable más potente, la reserva en los suelos ligeros puede superar la reserva de humus en los suelos pesados.

Según las investigaciones de L. A. Grishina y D. S. Orlov, la reserva de humus en la capa arable de 20 cm se evalúa como: muy baja — con una reserva inferior a 50 t de humus por 1 ha, baja — con 50-100, media — con 100-150, alta — con 150-200, muy alta — con más de 200 t/ha.

La cantidad de humus en el suelo varía y depende de una serie de factores, tipo de suelo, condiciones naturales y climáticas, rotación de cultivos, sistema de agricultura. El mayor contenido de humus corresponde a las capas superiores del suelo; hacia abajo en el perfil, el contenido de sustancias orgánicas disminuye.

Transformación de la materia orgánica en el suelo

La materia orgánica del suelo experimenta una transformación en el suelo, que se divide en varias etapas. En la primera etapa, los compuestos químicos individuales de la planta muerta interactúan entre sí. Por ejemplo, los compuestos proteicos de las células vegetales pueden interactuar con sustancias aromáticas de las paredes celulares. Este proceso puede acelerarse bajo la acción de catalizadores biológicos y minerales.

En la segunda etapa, se produce la absorción y mezcla mecánica por la fauna del suelo de los residuos vegetales con el suelo. Probablemente, en esta etapa también ocurren reacciones bioquímicas de transformación de la materia orgánica primaria.

En la tercera etapa, se produce la mineralización de la materia orgánica bajo la acción de procesos microbianos. En primer lugar, se mineralizan los compuestos hidrosolubles, el almidón, la pectina y las sustancias proteicas. La velocidad de mineralización de la celulosa y de la lignina formada a partir de ella es significativamente menor.

Los productos finales de la transformación de la materia orgánica son el dióxido de carbono, el agua, los nitratos, los fosfatos, etc. También son productos los ácidos orgánicos de bajo peso molecular: fórmico, acético, oxálico, etc. Los procesos de mineralización transcurren con liberación de calor: durante la descomposición de 1 g de sustancia seca se liberan 17-21 J de energía.

Parte de los productos de descomposición de la materia orgánica es utilizada por nuevas generaciones de plantas, así como por microorganismos heterótrofos para la síntesis de proteínas, grasas, carbohidratos. Otra parte se transforma en sustancias húmicas.

La humificación — proceso de transformación de la materia orgánica del suelo en compuestos húmicos. La humificación comienza en la primera etapa de transformación de la materia orgánica del suelo.

M. M. Kononova presentó el siguiente mecanismo generalmente aceptado de formación de sustancias húmicas específicas:

• Las sustancias iniciales para la síntesis de sustancias húmicas son cualesquiera componentes de la descomposición de los tejidos vegetales y productos del metabolismo de los microorganismos.
• Las sustancias iniciales se condensan (combinan) mediante la oxidación de fenoles bajo la acción de fenoloxidasas a quinonas a través de la etapa de formación de compuestos intermedios semiquinonas. Las quinonas reaccionan con aminoácidos y péptidos.
• La policondensación (polimerización) de los compuestos formados en la segunda etapa conduce a la formación de sustancias húmicas.

Este mecanismo no es el único. L. N. Aleksandrova, desarrollando la suposición del académico I. V. Tyurin, propone otro mecanismo de humificación, que consiste en la lenta oxidación bioquímica de compuestos cíclicos de alto peso molecular con su posterior policondensación.

La velocidad y el carácter de la transformación están influenciados por las condiciones ambientales externas: humedad, acidez del suelo, temperatura, disponibilidad de aire y nutrientes, así como la composición química de los residuos vegetales. La proporción de carbono y nitrógeno en los residuos vegetales influye en las tasas de descomposición. Una descomposición rápida se asegura con una proporción estrecha de C : N, lo que es característico, por ejemplo, de los residuos vegetales de trébol; este proceso transcurre menos intensamente con los residuos vegetales de cultivos de cereales y de la mezcla de veza y avena. Los fertilizantes orgánicos y minerales aceleran la descomposición de los residuos. En los suelos césped-podzólicos, hasta el 30-60% de los residuos vegetales se descomponen durante un año.

En la superficie de los agregados estructurales (terrones) del suelo transcurre un proceso aeróbico de descomposición de la materia orgánica, y dentro de los agregados, donde se crea un déficit de aire debido a la saturación de los capilares con agua — un proceso anaeróbico. La plenitud y el carácter de la descomposición están influenciados por la temperatura, la reacción del suelo, la presencia de materia orgánica y la presencia de sustancias minerales para la actividad vital normal de los microorganismos.

Se descomponen relativamente rápido en el suelo los azúcares simples y las proteínas. Las resinas y las ceras son resistentes a la descomposición por los microorganismos, la lignina es la más resistente, de la cual se forma una sustancia compleja de color oscuro, que es el núcleo de las moléculas de humus.

Durante la descomposición del mantillo forestal por la flora fúngica en condiciones aeróbicas se forman ácidos fúlvicos solubles incoloros. Durante la descomposición bacteriana de los residuos de plantas herbáceas — ácidos húmicos poco solubles y de color oscuro.

El cambio en la composición de los residuos vegetales debido a las diferentes velocidades y completitud de la descomposición de los componentes y la actividad de los microorganismos conduce a la nueva formación de sustancias de humus específicas.

Los procesos de descomposición de la materia orgánica del suelo están determinados por los microorganismos. Su composición y número dependen del tipo de suelo y del grado de cultivo. Cuanto mayor es el cultivo, más microbios beneficiosos contiene. La masa de microbios por 1 ha es de 5-7 t. Los microorganismos son la parte más enérgica y móvil del suelo. Su papel en los procesos del suelo y la nutrición de las plantas está relacionado con la acción enzimática sobre el sustrato muerto del suelo y la enorme superficie activa en la que transcurren diversas reacciones bioquímicas.

La superficie total de la flora microbiana por 1 ha es de aproximadamente 500-600 ha. Las transformaciones de los fertilizantes aplicados también están relacionadas con la actividad vital de la biota del suelo.

Pérdidas de materia orgánica

Las mayores pérdidas de materia orgánica del suelo se observan durante el cultivo de cultivos en hileras y la introducción de barbechos limpios, lo que se explica por el laboreo múltiple y la alta aireación del suelo, que crean condiciones favorables para la mineralización.

Las pérdidas de materia orgánica bajo cultivos de cereales con baja intensidad de laboreo del suelo fueron de 0,4-1,0 t de humus por hectárea durante el año, bajo cultivos en hileras — 1,5-3 veces mayor.

Los cultivos arables son el principal factor de reproducción de la materia orgánica en los suelos arables. Si en condiciones naturales toda la masa vegetal entra al suelo y acumula carbono, nitrógeno y otros nutrientes en la capa superior, entonces en los agrocenosis con la masa vegetal y la cosecha se extrae una cantidad significativa de nutrientes, lo que crea un balance deficitario.

En los fitocenosis naturales, representados principalmente por plantas perennes, la extracción de nutrientes es significativamente menor que en los agrofitoceosis con cultivos anuales, que consumen más nutrientes por unidad de masa verde. Como resultado, en los suelos arables con aplicación insuficiente de fertilizantes se produce un agotamiento de las reservas de materia orgánica y elementos de ceniza. El agotamiento de los suelos puede reducirse mediante la aplicación de prácticas agrotécnicas dirigidas que disminuyan el efecto negativo del laboreo sobre el balance.

Cultivos individuales cultivados en agrofitoceosis son capaces de ejercer una influencia positiva sobre las reservas de humus y las propiedades individuales del suelo, pero incluso en este caso, sin la aplicación de fertilizantes, el balance de materia orgánica permanece negativo.

A pesar de las grandes diferencias en la composición cuantitativa y cualitativa del humus de diferentes suelos, la dinámica de la materia orgánica en su conjunto es la misma. Por ejemplo, en un experimento de larga duración de la AAM, el cultivo de plantas anuales en rotación y de forma continua sin aplicación de fertilizantes en suelo césped-podzólico condujo a una reducción gradual de las reservas de humus. Las pérdidas de materia orgánica del suelo dependen del cultivo cultivado, la composición granulométrica, la intensidad del laboreo del suelo y otros factores.

La descomposición de la materia orgánica transcurre más intensamente en suelos de composición granulométrica ligera y en condiciones de riego, en igualdad de otras condiciones.

El laboreo mecánico del suelo afecta en primer lugar la pérdida de materia orgánica. El aflojamiento, que activa los procesos del suelo, contribuye a la mineralización del humus, y en condiciones de régimen de lavado, también al lavado de los nutrientes formados fuera de la capa arable o a la reducción a nitrógeno gaseoso. Este problema es más relevante para las tierras vírgenes. La reducción de la cantidad y profundidad de los laboreos también reduce las tasas de pérdida de materia orgánica.

Las pérdidas de humus de los chernozems típicos fueron durante 80 años de uso en la región de Voronezh — 2,5-3,0%; durante 25 años en el krai de Krasnodar — 1,3%. El contenido de humus en los suelos castaños del krai de Altai en 1896-1899 era de 3,7-5,5%, y en 1973-1975 disminuyó a 1,1-2,1%, en los chernozems meridionales de Altai 5,0-6,5 en 1896-1899 y 2,9-4,1% en 1973-1975, en los chernozems lixiviados — 8,3-8,9 y 4,2-6,3% respectivamente.

Durante 30-50 años de uso intensivo de las tierras, el contenido de humus en los suelos puede disminuir en un 20-25%, a veces hasta un 50%. Anualmente en la capa arable de los suelos césped-podzólicos se mineralizan 0,6-0,7 t/ha de materia orgánica, en los chernozems — alrededor de 1 t/ha, lo que constituye aproximadamente el 1% y el 0,4-0,5% respectivamente. Las tasas más altas de mineralización se observan en los barbechos limpios — 1-2 t/ha debido a la ausencia de retorno de materia orgánica al suelo y pueden acumularse 60-120 kg/ha de nitrógeno nítrico.

Principales causas de las pérdidas de humus por los suelos:

• disminución de la masa de residuos vegetales que entran al suelo al reemplazar el biocenosis natural por agrocenosis;
• intensificación de la mineralización como resultado del laboreo intensivo y el aumento de la aireación de los suelos;
• descomposición y biodegradación del humus bajo la acción de fertilizantes fisiológicamente ácidos y la activación de la microflora por los fertilizantes aplicados;
• intensificación de la mineralización del humus en tierras de regadío en los primeros años de riego (en los años siguientes el mantenimiento del humus se estabiliza e incluso aumenta);
• mineralización del humus durante las mejoras de drenaje de suelos anegados;
• erosión hídrica y eólica.

Reproducción del humus

La aplicación de fertilizantes minerales es a menudo un factor clave para el rápido aumento del rendimiento de los cultivos. Pero el rendimiento no es un indicador absoluto de fertilidad. La alta eficacia de la aplicación de altas dosis de fertilizantes minerales se puede asegurar mediante la reproducción de la materia orgánica del suelo. En el suelo transcurren simultáneamente dos procesos opuestos: la formación y la descomposición de la materia orgánica. La intensidad de ambos procesos determina el balance de materia orgánica en el suelo y depende del cultivo cultivado y la tecnología de su cultivo.

En condiciones naturales, el balance de materia orgánica se regula mediante el intercambio natural entre el suelo y la comunidad vegetal, que se encuentra en un equilibrio característico de cada zona. En la agricultura moderna sigue existiendo el problema del balance negativo de materia orgánica. Las principales causas de este problema son:

• desequilibrio en la estructura de los cultivos por la masa de residuos vegetales que quedan en el suelo;
• intensificación de la mineralización de la materia orgánica debido a los laboreos múltiples y la mayor aireación de los suelos;
• influencia de los fertilizantes fisiológicamente ácidos, que conducen a la descomposición y biodegradación del humus;
• mineralización causada por mejoras de drenaje o riego;
• erosión del suelo.

La aplicación sistemática de fertilizantes minerales y orgánicos en las rotaciones de cultivos influye en la transformación de la materia orgánica del suelo, pero su impacto es fundamentalmente diferente. Los fertilizantes orgánicos ejercen una influencia directa sobre el balance debido a la humificación de los componentes del fertilizante e indirecta. Mientras que los minerales influyen solo indirectamente en el balance de materia orgánica debido a una mayor acumulación por los cultivos de masa vegetal y, en consecuencia, de residuos vegetales, así como a la acción inhibidora de algunos fertilizantes minerales sobre la actividad microbiológica del suelo, que impide la humificación.

El cultivo de hierbas perennes da un resultado positivo gracias a la acumulación de una gran cantidad de residuos vegetales y a la desaceleración de la mineralización del humus, siempre que no haya laboreo del suelo durante varios años.

Bajo hierbas perennes en suelos grises forestales y césped-podzólicos, la mineralización de la materia orgánica es de aproximadamente 0,2-0,35 t/ha, y la reposición anual es de 0,6-0,9 t/ha. Por lo tanto, cuanto mayor sea el porcentaje de hierbas perennes en la estructura del área sembrada, más humus se forma en el suelo.

En la agricultura moderna con tecnologías intensivas de cultivo, se vuelve imposible crear un balance deficitario sin la aplicación de fertilizantes orgánicos.

En la zona No Chernozem, para un balance deficitario se requiere la aplicación anual de al menos 5-12 t de estiércol por 1 ha de tierra arable, en la región de los Urales — al menos 12 t/ha, en la zona de Chernozem — al menos 6-8 t/ha.

La aplicación de fertilizantes orgánicos debe ir acompañada de un complejo de medidas agrotécnicas, por ejemplo, encalado o yesado de los suelos, uso racional de fertilizantes minerales, ajuste de la estructura de las áreas sembradas, etc.

Enfoques dirigidos a crear un balance positivo de materia orgánica en el suelo:

• aumento de la proporción de cultivos leguminosos perennes, cereales y leguminosas de grano en las rotaciones de cultivos en la zona de humedad suficiente;
• introducción en la rotación de cultivos intercalares que dejan en el suelo una gran masa de residuos vegetales;
• perfeccionamiento de las tecnologías de cultivo de los cultivos agrícolas;
• reducción de la cantidad y profundidad de los laboreos del suelo;
• uso de maquinaria moderna ligera;
• medidas contra la erosión.

Estas técnicas deben construirse y planificarse en el marco de un sistema integrado de producción agrícola adaptado a las condiciones edafoclimáticas concretas de la localidad.

Las principales vías de compensación de las pérdidas de humus son:

• uso de todos los tipos de fertilizantes orgánicos en combinación con fertilizantes minerales;
• enterrado de abonos verdes, residuos de cosecha y raíz;
• introducción en la rotación de cultivos de hierbas leguminosas y mezclas de gramíneas y leguminosas.

Modelización del balance de materia orgánica en la rotación de cultivos

Lista de fuentes

• Niklyaev V. S. (2000). Fundamentos de la tecnología de la producción agrícola. Agricultura y fitotecnia. Moscú: «Bylina».
• Bazdyrev G. I., Loshakov V. G., Puponin A. I. et al. (2000). Agricultura. Manual para universidades. Moscú: Editorial «Kolos».
• Mineev V. G., Sychev V. G., Gamzikov G. P. et al. (2017). Agroquímica. Manual. Bajo la redacción de Mineev V. G. Moscú: Editorial VNIIA que lleva el nombre de D. N. Pryanishnikov.