Mecanismos de Estabilización de la Materia Orgánica en el suelo.

Los mecanismos de estabilización de C en el suelo han recibido un gran interés en los últimos tiempos. Se ha comenzado una investigación importante para mejorar el conocimiento de los procedimientos mediante los cuales el suelo retiene el C. Por estabilización de la MOS se entiende como la disminución en la pérdida potencial de materia orgánica por respiración microbiana, erosión o lixiviación según Sollins et al., 1996. Según este mismo autor, una de las mayores dificultades en el conocimiento y la predicción de las dinámicas de la MOS se basan en que operan varios mecanismos a la vez (Sollins et al, 1996).

El término estabilidad de la MO se usa como indicativo de protección o resistencia de la MO de la mineralización, mediante los procesos o mecanismos que contribuyen a prolongar su tiempo de

Se aprecian tres mecanismos principales de estabilización de la MOS:

(1) la estabilización química: la MOS se entiende que es el resultado de la unión química o fisicoquímica entre la MOS y los minerales del suelo (arcillas y limos). La interacción intermolecular entre sustancias orgánicas e inorgánicas reducen la disponibilidad de la MO, debido a la complejación de grupos funcionales. Las fuerzas predominantes son los intercambios de ligandos, puentes de cationes polivalentes, interacciones hidrofóbicas débiles (Van der Waals y enlaces de hidrógeno) (Theng, 1979; Oades 1989) e interacciones de iones metálicos con sustancias orgánicas (complejación) (von Lützow et al, 2006).

(2) la protección física: se da por la influencia positiva de la agregación en la acumulación de la MOS. Los agregados protegen físicamente la MOS (Jastrow, 1996) mediante la formación de barreras físicas entre los microbios y las enzimas y sus sustratos y, controlan las interacciones de la red alimentaria y por consiguiente, la tasa de renovación o turnover microbiano (Elliott y Coleman, 1988). La compartimentación que se da en la matriz del suelo, dificulta la transferencia de sustratos, agua, oxígeno y microorganismos. La accesibilidad a la MO es vital para que la comunidad de microorganismos puedan realizar sus tareas.

La biota del suelo está fuertemente vinculada en el proceso de oclusión de la MO en los agregados (Oades, 1984; Elliott, 1986; Oades, 1993;. Six et al, 2002), pero también puede ocluirse dentro de las arcillas mediante la formación de redes hidróxidos de Fe y Al. La mayoría de suelos de climas templados están agregados y existe la evidencia de que la estructura del suelo protege la MO de la degradación, ya que la mineralización de C es mayor cuando los agregados del suelo se rompen

Figura 8: Esquema del proceso de estabilización de la MOS. Fuente: Inf. Agr.

(Elliott, 1986,Six et al, 2000). Los microbios mediante sus secreciones y las raíces con sus exudados hacen de agentes cimentadores, ayudando a la oclusión de la MO en los agregados.

La protección de la MO de la descomposición cuando está ocluido se da debido a: - Reducido acceso de los microorganismos a la MO.

- Reducida difusión de las enzimas de los microorganismos dentro de los agregados - Reducida descomposición aeróbica debido a la reducción del oxígeno.

Estos factores son determinados principalmente por el tamaño de los poros, porque del tamaño de estos depende la disponibilidad de agua y de hábitat para los microorganismos. Los microagregados tienen poros pequeños (<0,2mm Ø) que limitan la vida bacteriana y sin embargo la la MO ocluida tiene un periodo de retorno muy largo.

En los macroagregados, la estabilización de la MO depende de la entrada constante de residuos y además es sensible a ciertas prácticas de gestión. El período de retorno o turnover de esta fracción se mucho más rápido que el de los microagregados (Six et al, 1998).

Las arcillas muestran un comportamiento hidrofílico, pero la MO asociada a los minerales de arcilla ahce que la hidrofobicidad de estas aumente (Chenu et al, 2000). La hidrofobicidad viene dada por la adsorción de los ácidos grasos, que además mejora la estabilidad de los agregados contribuyendo a la oclusión de la MO.

La MO también puede ser encapsulada dentro de macromoléculas orgánicas. Este modelo sugiere que la materia orgánica lábil está protegida de la degradación por estar encapsulada dentro de polímeros recalcitrantes (Zang et al, 2000). Sin embargo, esta modelo aún debe de estudiarse más para poder llegar a conclusiones válidas.

(3) la estabilización bioquímica: es entendida como la estabilización de la MOS debido a su propia composición química (compuestos recalcitrantes como la lignina y polifenoles) y a través de procesos químicos de complejación (reacciones de condensación) en el suelo. Se produce debido a la compleja composición química de los materiales orgánicos que puede ser debido a su naturaleza o también a los procesos sufridos durante la descomposición por la condensación y complejación procedentes de la descomposición, haciéndolos más resistentes a la descomposición siguiente (Cadish i Giller, 1997). Así, con el paso del tiempo, la MO se va transformando en más recalcitrante. Von Lutvow et al., 2006 diferencian entre la recalcitrancia primaria de residuos vegetales y rizodepósitos, como función de sus características moleculares autóctonas, y la recalcitrancia secundaria de productos microbianos, polímeros húmicos y materiales carbonizados

La recalcitrancia primaria se relaciona con las características moleculares propias de la hojarasca o rizodepósitos de cada especie. Estos residuos están compuestos por mezclas complejas de componente orgánicos, principalmente polisacáridos (almidón, celulosa, hemicelulosa y pectina en un 50-60%) y lignina (15-20%), y otros productos (clorofila, cutina y suberina, lípidos, y ceras en un 10-20%). Algunos de los compuestos mencionados son menos biodegradables debido a su compleja composición estructural (Lützow et al, 2006). Algunos de ellos tardan semanas en degradarse (polisacáridos y proteínas) y algunos otros meses (heteropolímeros). Los polímeros más resistentes a la degradación son los que contienen anillos aromáticos (lignina, lípidos, cutinas y suberinas) siendo los que más tardan en degradarse (Derenne y Largeau, 2001). Según Lützow et al, (2006) la recalcitrancia primaria es especialmente relevante en las fases iniciales de la descomposición de la hojarasca, que en algunos casos puede durar varios años, pero destaca que hay solo pocas evidencias de que la persistencia de los componentes inalterados de la planta sea sólo debida a las características estructurales y no a mecanismos de estabilización. (Lutzow et al., 2006).

La recalcitrancia secundaria, por otro lado, es función de productos microbianos, polímeros húmicos, y materiales carbonizados. Es el resultado de diversos procesos metabólicos y degradantes (Sollins et al., 1996). Así, los polímeros que contienen anillos aromáticos como la lignina y las moléculas polimetilénicas como las ceras, cutina y suberina son muy difícilmente degradados por la comunidad microbiana; lo mismo sucede con subproductos generados en el proceso de descomposición como los polímeros húmicos (Lutzow et al., 2006). De éste modo, toda esta MO se define como MO estabilizada bioquímicamente.