De forma general, la adición de enmiendas orgánicas puede influir positivamente en las propiedades físicas del suelo mejorando su estructura, incrementando la formación y estabilidad de agregados, y la capacidad
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de retención hídrica del suelo (Stevenson, 1982; Roldán et al., 1996). Este hecho disminuye la escorrentía, evitando el lavado de nutrientes, y mejora el desarrollo vegetal (García-Orenes et al., 2005).
Las poblaciones microbianas se verán positivamente influenciadas por el mayor contenido de fuentes de energía y nutrientes en el suelo, aumentando su desarrollo y actividad, lo que tendrá efectos positivos sobre el crecimiento vegetal. De esta manera, se cierra un ciclo de fertilidad en el suelo.
La mejora en las propiedades físicas, incrementará el desarrollo vegetal (que a su vez aporta restos orgánicos), influyendo positivamente en la microbiología del suelo. A más largo plazo, el desarrollo vegetal afecta positivamente a la estructura del suelo: las hifas y mucílagos de hongos son en gran parte responsables de la formación de microagregados.
De manera más específica, se exponen a continuación algunas de las propiedades que pueden verse mejoradas con la aplicación de enmiendas orgánicas a los suelos:
Efecto sobre las propiedades físicas
La materia orgánica de los residuos orgánicos reduce la densidad aparente de los suelos (Mbagw, 1992), hecho atribuible a la baja densidad de estos productos y a su tendencia a aumentar el espacio poroso. Influye positivamente sobre la formación y estabilidad de los agregados en el suelo (Lax et al., 1994; Caravaca et al., 2002a; García-Orenes et al., 2005; Lacherveque et al., 2006), aunque este efecto disminuye a medida que se mineraliza la materia orgánica incorporada (Pagliai et al.,1981).
La comunidad microbiana incorporada al suelo con la enmienda orgánica también juega un papel importante en la evolución de los agregados (Bronick y Lal, 2005), ya que controla la degradación de la materia orgánica, que provee al suelo con compuestos orgánicos que intervienen en la formación de agregados (Abiven et al., 2009). Dentro de la comunidad microbiana del suelo, se ha observado que los microorganismos fúngicos son los responsables de la formación de macroagregados por medio de sus hifas (Jiang et al., 2011) y de proteínas tales como glomalina (Rillig et al., 2002). En contraste, el papel de las bacterias se ha considerado más importante en la estabilización de los microagregados. Las bacterias encuentran protección en los poros de los microagregados y contribuyen a su estabilización con polisacáridos tales como mucílagos que impiden la dispersión de la arcilla en los microagregados (Oades, 1984).
El tipo de enmienda orgánica incorporada al suelo también influye en la agregación del suelo. Los residuos frescos suministran diferentes tipos de compuestos orgánicos, tales como polisacáridos, promoviendo así la formación inicial de los agregados (Roldán et al., 1996). Por el contrario, los residuos compostados ejercen influencia a más largo plazo debido al aporte de sustancias húmicas (Cuevas et al., 2006; Abiven et al., 2009).
La riqueza en materia orgánica de los residuos orgánicos y su carácter coloidal mejora el balance hídrico del suelo, al aumentar la capacidad de retención hídrica, lo que permite al suelo resistir mejor los períodos de sequía (Mabuhay et al., 2006).
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Efecto sobre las propiedades físico-químicas
Los residuos orgánicos al ser incorporados al suelo ejercen un efecto tampón debido a la presencia de iones Ca+2 y de sales básicas (Hernando, 1988). La capacidad de cambio catiónica aumenta en suelos
tratados con materiales orgánicos (Weber et al., 2007). La capacidad de intercambio catiónico es una propiedad del suelo de gran importancia debido a que:
- Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas.
- Interviene en procesos de floculación-dispersión de las arcillas, por tanto, en el desarrollo de la estructura y estabilidad de agregados.
- Determina el papel del suelo como depurador natural, permitiendo la retención de elementos contaminantes incorporados al suelo.
Cualquier enmienda que potencie la formación de humus, producirá un aumento significativo de la capacidad de cambio catiónico del suelo ya que el humus posee una capacidad de cambio catiónica que es de 3 a 6 veces superior a la de las arcillas del suelo (Harada & Inoko, 1975). Algunos autores han
observado que la capacidad del suelo para retener cationes aumentaba sensiblemente con la dosis de material orgánico adicionada (Díaz, 1992; López-Pineiro et al., 2007).
Efecto sobre las propiedades químicas
El efecto más significativo que se produce sobre un suelo cuando se le adicionan residuos orgánicos es el aumento de su contenido en materia orgánica. Mediante la incorporación de la materia orgánica al suelo se introducen también los nutrientes que ésta contiene, liberándose de forma gradual durante el proceso de descomposición de la misma.
Tanto los compost como los lodos contienen compuestos orgánicos con un grado elevado de policondensación estructural, similar al encontrado en las sustancias húmicas, por lo que su aplicación a los suelos va a afectar al contenido, composición y propiedades de su materia orgánica, y particularmente a las fracciones húmicas (Senesi et al.,1996). Adani et al. (2006) observaron que el contenido de ácidos húmicos, fúlvicos y huminas de un compost vegetal influía en la composición de la materia orgánica de un suelo enmendado con dicho material. Asimismo, Brunetti et al. (2005) observaron un aumento en el contenido de ácidos húmicos tras la incorporación al suelo de residuos orgánicos procedentes de restos de oliva. Tanto los ácidos húmicos como los fúlvicos tienen la capacidad de formar complejos con cationes metálicos presentes en la matriz del suelo, siendo estos últimos los que por sus características moleculares tienen mayor movilidad y capacidad para transportar metales, formando complejos de gran estabilidad (Pérez, 1998), por lo que ambas fracciones constituyen ligandos de gran reactividad química que contribuyen a regular la concentración de elementos traza en la solución del suelo (Stevenson & Fitch, 1986),
desempeñando un papel importante dentro de los equilibrios funcionales del ecosistema.
Los residuos orgánicos urbanos aumentan los contenidos en macro y micronutrientes del suelo, debido a que éstos se presentan en cantidades importantes en los citados residuos (Ayuso et al., 1996; Tejada et al., 2006; O’Dell et al., 2007). La mineralización del nitrógeno orgánico contenido en estas enmiendas está
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determinada tanto por factores físico-químicos como biológicos, por lo que la estimación de la carga de nitrógeno que se debe aplicar al suelo para una correcta fertilización del cultivo, debe considerar los procesos a los que está sometido este elemento en el suelo, siendo difícil modelizar su dinámica durante el ciclo vegetativo del mismo. Aproximadamente entre un 90-95% del nitrógeno en estas enmiendas se encuentra en forma orgánica, requiriendo la participación activa de los microorganismos del sistema para su mineralización (García, 1990).
La disponibilidad para la planta del fósforo es buena, tanto para los compost de residuos orgánicos de origen doméstico como para los lodos de depuradora, siendo mayor para estos últimos, en los que su eficiencia se puede equiparar a la ofrecida por los fertilizantes minerales fosforados (Ayuso et al., 1992). Los lodos presentan valores insuficientes en potasio, aunque su disponibilidad para los cultivos es inmediata, mientras que los niveles de calcio y magnesio son muy variables (Soler, 1998). En cambio, los compost de residuos orgánicos de origen doméstico presentan una capacidad fertilizante elevada en potasio asimilable (Nogales et al., 1995), equiparando su eficiencia con los fertilizantes potásicos inorgánicos (He et al., 1992; Molina et al, 1996).
Efectos sobre las propiedades microbiológicas y bioquímicas
Las poblaciones microbianas del suelo están constituidas por un gran número de animales (microfauna) y de vegetales microscópicos (microflora). Al conjunto de unos y otros se le denomina microorganismos. La incorporación de estos residuos orgánicos a los suelos va a producir una reactivación de sus propiedades microbiológicas y bioquímicas, estimulando la proliferación microbiana y su actividad metabólica, como consecuencia de los aportes de nuevas fuentes lábiles de carbono que van a servir como sustrato a la biota del suelo (Ros et al., 2003; Tejada et al., 2006). Este aumento se traduce a su vez en un incremento de las enzimas y metabolitos en el suelo, que van a actuar sobre sustratos específicos (Nannipieri et al., 1990). Las enzimas son responsables de la mayor parte de las reacciones que intervienen en los procesos de mineralización e inmovilización de los nutrientes en el suelo y por tanto están en relación con la disponibilidad de los mismos para la planta (Perucci, 1990).
Algunos de los metabolitos liberados por los microorganismos (tipo vitaminas y/o aminoácidos, etc.) o moléculas de bajo peso molecular procedentes de la mineralización de la materia orgánica (Albuzio et al., 1989) pueden influir de forma positiva y directa sobre el crecimiento vegetal. También es importante indicar que parte de estas enzimas quedarán protegidas de la degradación e inactivación, al quedar inmovilizadas por la fracción húmica de la materia orgánica incorporada, mediante formación de complejos tipo enzima- humus (Nannipieri et al., 1990; Ceccanti & García, 1994; Benítez et al., 2005, Moreno et al., 2007).
Efectos de los residuos orgánicos sobre las plantas
Existe gran cantidad de trabajos de investigación, cuyos resultados demuestran que la aplicación de residuos orgánicos urbanos produce una mejora en el rendimiento agrícola. Así, se ha constatado que los suelos enmendados con lodos residuales mejoran el crecimiento y producción de los cultivos vegetales (Golabi et al., 2007; López-Pineiro et al., 2007). Sin embargo, tampoco faltan las excepciones en este
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mismo sentido. De hecho, aplicaciones continuadas de lodos sobre las suelos de cultivo pueden producir una acumulación de metales pesados a niveles tóxicos para las plantas (Sánchez-Martín et al., 2007; Singh
& Agrawal, 2008). La acumulación de metales pesados en los cultivos puede suponer un riesgo para la
salud humana, lo que ha llevado a imponer límites, como ya se ha indicado, sobre la cantidad y frecuencia de la aplicación de los lodos sobre las los suelos de cultivo. No obstante, algunos estudios han demostrado una reducción del contenido en metales pesados biodisponibles en el suelo mediante la aplicación de enmiendas orgánicas (O’Dell et al., 2007).
Todo lo expuesto lleva a pensar que, en primer lugar, hay que ser conscientes de que las enmiendas orgánicas deben ir encaminadas a mejorar la calidad del suelo donde se adicionan, y nunca a ser un método encubierto de eliminación irracional de residuos. Es necesario partir de materiales iniciales de calidad, exentos de compuestos no deseables como los metales pesados. Interesa señalar también la necesidad de ejercer un adecuado control sobre la adición de enmendantes orgánicos al suelo, con el fin de evitar riesgos de todo tipo. Cuando el uso de estos productos es para agricultura, los controles deben de ser sumamente exhaustivos, pues de esta manera podremos estar protegidos frente a acciones no deseadas que pueden repercutir incluso en la salud humana y en la contaminación ambiental. Si el empleo de las enmiendas orgánicas es en programas de rehabilitación de suelos degradados o reforestación, como es el caso de esta Tesis Doctoral, el nivel de permisividad puede ser algo mayor que en el caso del empleo en agricultura, pero siempre tomando las precauciones medioambientales oportunas. Podemos concluir, que el reciclado en el suelo de materiales orgánicos es una biotecnología capaz de aportar beneficios a dicho suelo, siempre que la adición de esos materiales orgánicos se realice de forma racional y con control. Si es así, la aplicación de enmiendas orgánicas puede servir como estrategia para combatir fenómenos de degradación y desertificación de suelos, en particular en zonas semiáridas con escaso contenido en materia orgánica.
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