Degradación de la Materia Orgánica en el Suelo

Ciclo de Krebs y Degradación de la Materia Vegetal

Durante la glucólisis, una molécula de glucosa se rompe para generar dos moléculas de ácido pirúvico. Este ácido pirúvico ingresa al ciclo de Krebs, donde se generan moléculas de ATP, el agente principal para la producción de energía en las reacciones metabólicas de los microorganismos y las plantas. Esta función es esencial para la degradación de la materia vegetal y la materia orgánica en los procesos agrícolas.

Degradación de la Celulosa y el Almidón

¿Por qué la celulosa es más difícil de degradar que el almidón?

La celulosa es más difícil de degradar que el almidón debido a la orientación de los enlaces glucosídicos que la conforman. Esta conformación permite la formación de puentes de hidrógeno entre las láminas de las cadenas del polímero, haciéndola más resistente a la degradación.

Enzimas que degradan la celulosa

Las enzimas que catalizan la despolimerización de la celulosa (celulolisis) son:

• Endo β-1,4-glucanasa
• Exo β-1,4-glucanasa
• β-glucosidasa

Degradación de la Hemicelulosa y la Lignina

¿Qué es la hemicelulosa?

La hemicelulosa es un polímero de azúcares que se encuentra en las paredes celulares de las plantas, junto con la celulosa y la lignina. Está compuesta por diferentes tipos de azúcares, como xilosa, manosa, galactosa, arabinosa y ácido glucurónico.

¿Por qué la lignina no se degrada tan rápido como la celulosa?

La lignina no es un polímero de glucopiranosa, sino una red compleja de moléculas derivadas del fenilpropano (ácido coniferílico, ácido cumárico) que no poseen enlaces específicos. La lignina forma varios tipos de enlaces, lo que requiere la acción de diferentes enzimas para su degradación.

Enzimas que degradan la lignina

La degradación de la lignina es llevada a cabo por un grupo de enzimas llamadas ligninasas, que incluyen:

• Lignina peroxidasa
• Manganeso peroxidasa
• Lacasa

¿Cómo se puede estimular la degradación de la lignina?

La degradación de la lignina se puede estimular mediante la adición de nutrientes, como nitrógeno, la optimización de la humedad y la temperatura, y la inoculación con microorganismos degradadores de lignina.

Productos de la Degradación de la Materia Orgánica

El producto de la degradación de la materia orgánica se denomina compuestos húmicos, como ácidos húmicos, fúlvicos y huminas. Durante la degradación de la materia vegetal, primero se liberan las fracciones solubles, como los almidones, que se convierten fácilmente en glucosa. Esta glucosa se incorpora al ciclo de Krebs para generar energía para los microorganismos. Una vez que estas fuentes de alimento se agotan, las formas de materia orgánica más resistentes, compuestas principalmente por celulosa y lignina, persisten en el suelo.

Fuentes de Enzimas en el Suelo

Las enzimas juegan un papel crucial en la hidrólisis de la materia orgánica. Estas enzimas pueden ser producidas por:

• Plantas
• Microorganismos
• Liberación directa de los coloides orgánicos del suelo

Ejemplos de fuentes de enzimas:

• Bacterias del suelo (e.g., Bacillus subtilis)
• Hongos del suelo (e.g., Trichoderma reesei)

Compostaje

Controles para el compostaje

Los principales controles para la producción de compost son:

• Tamaño de las partículas
• Temperatura de la cama
• Humedad

El grosor de la cama ofrece una mejor protección contra las bajas temperaturas. Si no se controla la relación C/N, se puede perder nitrógeno por la formación de lixiviados o por volatilización.

Subproducto metabólico del compostaje

El subproducto metabólico principal del compostaje es el dióxido de carbono (CO2), ya que es un proceso aeróbico.

Metanogénesis vs. Compostaje

Diferencias entre metanogénesis y compostaje

La metanogénesis es un proceso de degradación anaeróbica que genera metano como subproducto metabólico. El compostaje es un proceso de degradación aeróbica que genera dióxido de carbono como subproducto.

Propiedades del Agua y la Materia

Propiedades del Agua

El agua constituye la mayor parte de la masa de las células vivientes.

Estructura y Polaridad del Agua

El agua es una molécula con enlaces covalentes polares y una estructura molecular angular.

Puente de Hidrógeno

Un puente de hidrógeno es una interacción que se establece entre un átomo pequeño y electronegativo de una molécula y un átomo de hidrógeno enlazado covalentemente a otro átomo pequeño y electronegativo de una molécula adyacente.

Materia

Definición de Materia

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa espacio.

Átomo

El átomo está constituido por una serie de subpartículas: protones (carga positiva), neutrones (sin carga) y electrones (carga negativa).

Isótopo

Los isótopos son especies de un mismo elemento que poseen igual número atómico pero diferente número de masa.

Sustancias Puras

Las sustancias puras están constituidas por una sola sustancia, tienen composición definida, no pueden separarse por medios físicos y mantienen una temperatura constante durante un cambio de estado.

Elementos

Los elementos son sustancias puras simples que no pueden separarse por medios químicos y poseen propiedades específicas. Ejemplos: H, Fe, C, O.

Compuestos

Los compuestos son sustancias puras constituidas por dos o más elementos que pueden separarse por medios químicos y poseen propiedades específicas. Ejemplos: H2O, Fe2O3, CO3.

Mezclas

Las mezclas resultan de la combinación de dos o más sustancias puras, tienen composición variable, sus componentes pueden separarse por medios físicos y durante un cambio de estado la temperatura no se mantiene constante.

Mezclas Homogéneas

Las mezclas homogéneas presentan una sola fase, tienen una distribución uniforme de los componentes, sus propiedades son diferentes de las sustancias que las componen y se les llama disoluciones. Ejemplos: aire, gasolina, sirope, acero.

Mezclas Heterogéneas

Las mezclas heterogéneas presentan más de una fase, tienen una distribución no uniforme de los componentes, sus propiedades dependen de las fases que las componen y se les denomina mezclas groseras. Ejemplos: rocas, madera, cemento.

Suelo Fértil y Encalado

Características de un Suelo Fértil

Un suelo se considera fértil cuando:

• Su consistencia y profundidad permiten un buen desarrollo y fijación de las raíces.
• Contiene los nutrientes que la vegetación necesita.
• Es capaz de absorber y retener agua.
• Está suficientemente aireado.
• No contiene sustancias tóxicas.

Encalado del Suelo

¿Qué es el encalado?

El encalado consiste en adicionar sales básicas, también llamadas enmiendas calcáreas, al suelo con la intención de neutralizar su acidez. El efecto del encalado no es permanente; después de un tiempo, el pH del suelo comienza a disminuir hasta alcanzar nuevamente el valor anterior al encalado.

¿Cómo funcionan las cales en el suelo?

El carbonato de calcio (CaCO3) reacciona con el agua liberando iones OH-, que se combinan con los iones H+ de la disolución del suelo para producir agua.

Recomendaciones de Encalado

Variables que influyen en la dosis de cal

La dosis de cal que se debe aplicar a un suelo depende de varias variables, entre ellas:

• Acidez del suelo (pH y porcentaje de saturación de Al3+)
• Contenido de materia orgánica
• Tipo de suelo (contenido y calidad de arcillas)
• Poder neutralizante del material encalante
• Tamaño de partícula del material (mesh)

Tipos de Materiales Encalantes

• Carbonato de calcio (CaCO3) – 100%
• Carbonato de magnesio (MgCO3) – 119%
• Óxido de calcio (CaO) – 178%
• Óxido de magnesio (MgO) – 250%
• Hidróxido de calcio (Ca(OH)2) – 135%
• Hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) – 172%
• Cal dolomita (MgCa(CO3)2) – 108% – 109%
• Silicato de calcio (CaSiO3) – 86%
• Silicato de magnesio (MgSiO3) – 100%