Humus

En la ciencia del suelo clásica, el humus (derivado en 1790-1800 del latín humus para 'tierra, suelo') es la fracción de materia orgánica del suelo que es amorfa y sin la "estructura de torta celular característica de plantas, microorganismos o animales".. El humus afecta significativamente la densidad aparente del suelo y contribuye a su retención de humedad y nutrientes.

En agricultura, "humus" a veces también se usa para describir compost maduro o natural extraído de un bosque u otra fuente espontánea para usar como acondicionador del suelo. También se utiliza para describir un horizonte de la capa superior del suelo que contiene materia orgánica ( tipo de humus, forma de humus o perfil de humus ).

Más precisamente, el humus es la materia orgánica oscura que se forma en el suelo cuando la materia vegetal y animal muerta (incluido el compost aeróbico) se descompone aún más, específicamente a través de la acción de organismos anaeróbicos. El humus tiene muchos nutrientes que mejoran la salud del suelo, siendo el nitrógeno el más importante. La proporción de carbono a nitrógeno (C:N) del humus suele oscilar entre ocho y quince, siendo la mediana de doce.

Descripción

El material principal necesario para el proceso de humificación son los materiales vegetales. La composición del humus varía dependiendo de la composición de los materiales primarios y los productos microbianos y animales secundarios. La tasa de descomposición de los diferentes compuestos afectará la composición del humus.

Es difícil definir el humus precisamente porque es una sustancia muy compleja que no se comprende completamente. El humus es diferente de la descomposición de la materia orgánica del suelo. Este último tiene un aspecto tosco y tiene restos visibles de la materia vegetal o animal original. El humus totalmente humificado, por el contrario, tiene un aspecto uniformemente oscuro, esponjoso y gelatinoso, y es amorfo; puede decaer gradualmente durante varios años o persistir durante milenios. No tiene forma, estructura o calidad determinadas. Sin embargo, cuando se examina bajo un microscopio, el humus puede revelar pequeños restos de plantas, animales o microbios que han sido degradados mecánicamente, pero no químicamente. Esto sugiere un límite ambiguo entre el humus y la materia orgánica del suelo. Si bien es distinto, el humus es una parte integral de la materia orgánica del suelo.

Hay pocos datos disponibles sobre la composición del humus forestal porque es una mezcla compleja que es difícil de analizar para los investigadores. Los investigadores en las décadas de 1940 y 1960 intentaron utilizar la separación química para analizar los compuestos húmicos y de plantas en el suelo forestal, pero resultó imposible. Se han realizado más investigaciones en años más recientes, aunque sigue siendo un campo de estudio activo.

Humificación

Los microorganismos descomponen 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, se recicla el nitrógeno (ciclo del nitrógeno) y los demás nutrientes (ciclo de los nutrientes) de la materia orgánica descompuesta. Dependiendo de las condiciones en que se produzca la descomposición, una fracción de la materia orgánica no se mineraliza y en su lugar se transforma mediante un proceso denominado "humificación". Antes de los métodos analíticos modernos, las primeras evidencias llevaron a los científicos a creer que la humificación producía concatenaciones de polímeros orgánicos resistentes a la acción de los microorganismos. La realidad de la humificación se está volviendo más compleja, más dinámica y más fascinante de lo que anticipaban las viejas teorías.

La humificación puede ocurrir naturalmente en el suelo o artificialmente en la producción de compost. La materia orgánica es humificada por una combinación de hongos saprotróficos, bacterias, microbios y animales como lombrices de tierra, nematodos, protozoos y artrópodos. Los restos vegetales, incluidos los digeridos y excretados por 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 los azúcares y almidones de los carbohidratos, que se descomponen fácilmente cuando los detritívoros invaden inicialmente los órganos muertos de la planta, 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 sin cambios durante períodos de tiempo más prolongados. La lignina, que es rápidamente transformada por los hongos de pudrición blanca, es uno de los principales precursores del humus, junto con los subproductos de la actividad microbiana y animal. El humus producido por la humificación es, por lo tanto, una mezcla de compuestos y compuestos químicos biológicos complejos de origen vegetal, animal o microbiano que tiene muchas funciones y beneficios en el suelo. Algunos consideran que el humus de lombriz (vermicompost) es el abono orgánico óptimo.

Estabilidad

Gran parte del humus en la mayoría de los suelos ha persistido durante más de 100 años, en lugar de haberse descompuesto en CO ₂, y puede considerarse estable; esta materia orgánica ha sido protegida de la descomposición por acción microbiana o enzimática porque está escondida (ocluida) dentro de pequeños agregados de partículas del suelo, o fuertemente absorbida o complejada con arcillas. 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. El humus estable aporta pocos nutrientes disponibles para las plantas en el suelo, pero ayuda a mantener su estructura física.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 vegetal finamente pulverizado en la capa superior del suelo. Se especula que este proceso fue importante en la formación de la inusualmente fértil terra preta do Indio amazónica. Sin embargo, un trabajo reciente sugiere que las moléculas orgánicas complejas del suelo pueden ser mucho menos estables de lo que se pensaba: “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 que se descomponen progresivamente”.

Horizontes

El humus tiene un característico color negro o marrón oscuro y es orgánico debido a una acumulación de carbono orgánico. Los científicos del suelo usan las letras mayúsculas O, A, B, C y E para identificar los horizontes maestros y letras minúsculas para distinguir 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. El horizonte maestro (E) se usa para horizontes subsuperficiales que han perdido minerales significativamente (eluviación). Bedrock, que no es suelo, usa la letra R.

Beneficios de la materia orgánica del suelo y el humus

Algunos creen que la importancia del humus químicamente estable es la fertilidad que proporciona a los suelos tanto en un sentido físico como químico, aunque algunos expertos agrícolas se centran más en otras características del mismo, como su capacidad para suprimir enfermedades. Ayuda al suelo a retener la humedad al aumentar la microporosidad y fomenta la formación de una buena estructura del suelo. La incorporación de oxígeno en grandes ensamblajes moleculares orgánicos genera muchos sitios activos con carga negativa que se unen a iones cargados positivamente (cationes) de los nutrientes de las plantas, haciéndolos más disponibles para la planta a través del intercambio de iones. El humus permite que los organismos del suelo se alimenten y reproduzcan, y a menudo se lo describe como la "fuerza vital" del suelo.

• El proceso que convierte la materia orgánica del suelo en humus alimenta a la población de microorganismos y otras criaturas del suelo y, por lo tanto, mantiene niveles altos y saludables de vida en el suelo.
• La velocidad a la que la materia orgánica del suelo se convierte en humus promueve (cuando es rápido) o limita (cuando es lento) 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 depósito de almacenamiento a largo plazo.
• La descomposición del 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 luego se transforman en biomasa microbiana (humus microbiano) o reorganizado, y luego oxidado, en ensamblajes 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 se ha debatido durante mucho tiempo. Ahora existe un consenso de que el humus funciona hormonalmente en lugar de simplemente nutricionalmente en la fisiología de las plantas.
• El humus es una sustancia coloidal y aumenta la capacidad de intercambio de cationes del suelo, por lo tanto, su capacidad para almacenar nutrientes por quelación. Si bien estos cationes de nutrientes están disponibles para las plantas, se mantienen en el suelo y se evita que sean filtrados por la lluvia o el riego.
• El humus puede contener el equivalente al 80-90% de su peso en humedad y, por lo tanto, aumenta la capacidad del suelo para resistir la sequía.
• La estructura bioquímica del humus le permite moderar, es decir, amortiguar, las condiciones excesivamente ácidas o alcalinas del suelo.
• Durante la humificación, los microbios secretan mucílagos pegajosos parecidos a las gomas; estos contribuyen a la estructura grumosa (labranza) del suelo al adherir las partículas y permitir una mayor aireación del suelo. 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.
• 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. El ácido húmico artificial y el ácido fúlvico artificial sintetizados a partir de desechos agrícolas pueden aumentar el contenido de materia orgánica disuelta y el carbono orgánico total en el suelo.