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Clase 3 sustancias húmicas 1

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Clase 3 sustancias húmicas 1

  1. 1. 1 2ª edición del curso: “Elaboración de abonos orgánicos y biológicos de  interés en agricultura“ Granada, 29 y 30 de junio de 2017 Conceptos teórico-prácticos para la elaboración de abonos orgánicos de naturaleza húmica Dr. Germán Tortosa  Dept. Microbiología del Suelo  y Sistemas Simbióticos Estación Experimental del Zaidín  (EEZ­CSIC). http://www.compostandociencia.com  Email: german.tortosa@eez.csic.es compostandociencia@gmail.com
  2. 2. ● La materia orgánica (MO)  ● Factor limitante de la fertilidad ● Mejora propiedades físicas: – Estabilidad estructural (acción cementante) – Mejora la porosidad  – Control de la temperatura y radiación ● Mejora propiedades químicas: – Capacidad de cambio iónico – Capacidad tamponante – Procesos redox ● Mejora propiedades biológicas: – Biodiversidad – Microorganismos como materia orgánica – activa
  3. 3. ● HUMUS y Sustancias Húmicas (SH): – MO presente en el suelo (investigadores principio siglo XIX): ● Achard (1786): extracción turba con álcali y precipitado oscuro y amorfo tras acidificar ● De Saussure (1804): concepto de humus como materia orgánica oscura del suelo. También  el primero en proponer su papel en la nutrición vegetal ● Thaer (1809): Desarrolla en profundidad su papel en el crecimiento de las plantas ● Berzelius (1839): concepto de ácido húmico como la fracción soluble en álcali e insoluble  en medio ácido ● A finales del siglo XIX se llegó a la conclusión que el humus estaba compuesto por una  mezcla compleja de sustancias orgánicas, la mayoría de ellas de naturaleza coloidal con  débiles propiedades ácidas. ● Waksman (1936): concepto humus para hacer referencia a la totalidad de la materia  orgánica presente en el suelo. ● Humus: amplio espectro de constituyentes de naturaleza orgánica que proviene de la  degradación biológica y bioquímica de restos animales y vegetales, así como productos del  metabolismo de los microorganismos
  4. 4. ● Dos categorías de  MO en la naturaleza: – Sustancias no húmicas  ● Estructura química definida  (carbohidratos, péptidos,  aminoácidos, grasas, lípidos, etc.) – Sustancias húmicas (SH) ● Las SH se encuentran en todos los  ambientes terrestres y acuáticos,  siendo aproximadamente el 50%  de la MO total del suelo.
  5. 5. Para el estudio propiedades químicas  y coloidales de las SH, es necesario su extracción con  disolventes. Tipos de Sustancias húmicas (SH) Según su solubilidad, se clasifican en tres  grupos con características químicas  diferenciadas: ÁCIDOS HÚMICOS: ÁCIDOS HÚMICOS: Extraíbles en  medio básico e insolubles en medio  ácido ÁCIDOS FÚLVICOS: ÁCIDOS FÚLVICOS: Solubles en  medio ácido HUMINAS: HUMINAS:  Insolubles en disoluciones alcalinas Sustancias húmicas
  6. 6. Sustancias húmicas
  7. 7. ­ Procedencia de los materiales orgánicos de partida ­ Compleja combinación de factores químicos,  biológicos y ambientales en la humificación ● Teoría de la lignina (ligno­proteica) ● Teoría polifenólica ● Teoría combinada Teorías sobre la formación de las SH: Sustancias húmicas
  8. 8. ­ Problemática de elucidación de modelos: – Ambas teorías operativas (depende de los ambientes) – Estructura química (controversia) – Número de moléculas precursoras enorme – Número de combinaciones posibles mucho mayor Teorías sobre la formación de las SH: – – ­ Evolución histórica de elucidación de modelos  estructurales de las SH: ● Fijación de conceptos y una nomenclatura extensiva (1780­ 1850).  ● Presentación de la primera fórmula estructural detallada  (1920­1970).  ● Distintas tentativas para derivar modelos sin detalles químicos  (1950­1960).  ● Aplicación de técnicas analíticas modernas para un mejor  entendimiento de la estructura (hasta la actualidad).    Sustancias húmicas
  9. 9. Teorías sobre la formación de las SH: – ­ Tres vertientes aceptadas: ● 1) Teoría ligno­proteica y polifenólica: – SH son macromoléculas – Conformación variable – Lignina como principal elemento – Esqueleto carbonado (C­C) ● 2) Asociaciones moleculares formadas por moléculas  “relativamente pequeñas“ ligadas por interacciones  débiles – Dispersión molecular en los procesos de  purificación – Variación según el proceso de extracción usado ● 3) Restos moleculares de naturaleza hidrofílica e  hidrofóbica (estructuras miscelar o pseudomiscelar)  Sustancias húmicas ­ Son una mezcla de compuestos ­ Son una mezcla de compuestos  orgánicos muy complejaorgánicos muy compleja ­ Son un concepto “experimental“­ Son un concepto “experimental“
  10. 10. Fuentes de sustancias húmicas (SH): 1) El suelo (Carbones): ● Turba, lignito y Leonardita – Sustancias húmicas
  11. 11. Fuentes de sustancias húmicas (SH): 1) El suelo (Carbones): ● Turba, lignito y Leonardita ● Fuente no renovable ● ¿Autorizado en AE? – Sustancias húmicas
  12. 12. Fuentes de sustancias húmicas (SH): Sustancias húmicas
  13. 13. Fuentes de sustancias húmicas (SH): 2) Composts y vermicomposts  ● Fuente renovable (si autorizado en AE) ● Menos humificado que los carbones ● Fácil de hacer ● Compost >>vermicompost Sustancias húmicas
  14. 14. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): Extracto húmico, ácido húmico y huminas ● Álcali: KOH (sustituible por cenizas de madera) – pH sobre 10­12 (cuidado con la salinidad) ● Factores que afecta la extracción: – Relación de extracción (peso compost vs líquido extractante) – Tiempo de extracción – Concentración del extractante – Calor aplicado – Tiempo de calor aplicado Sustancias húmicas
  15. 15. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): ­ Relación de extracciónRelación de extracción (peso compost vs líquido extractante) ● 1/4 = 0,25 ● 1/5 = 0,20 ● 1/10 = 0,10 ● 1/20 = 0,05 ● 1/40 = 0,025 ­ Relación más grande da unos –  extractos más concentrados ­ Más concentración de KOH  solubiliza más materia orgánica ­ Casi todo son AH Sustancias húmicas
  16. 16. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): ­ Relación de extracciónRelación de extracción (peso compost vs líquido extractante) ● 1/4 = 0,25 ● 1/5 = 0,20 ● 1/10 = 0,10 ● 1/20 = 0,05 ● 1/40 = 0,025 ­ Rendimiento de extracción es similar, aunque mejora con  la más diluida  ­ Cantidad de carbono que se solubiliza con respecto al  que hay Sustancias húmicas
  17. 17. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): ­ Tiempo de extracciónTiempo de extracción (P/V 1/20) ­ La concentración aumenta con el tiempo (aunque no mucho) – ­ Más concentración de KOH  solubiliza más materia orgánica – ­ Casi todo son AH – Sustancias húmicas
  18. 18. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): ­ Tiempo de extracciónTiempo de extracción (P/V 1/20) – – ­ El rendimiento de la  extracción aumenta con el  tiempo – – Sustancias húmicas
  19. 19. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): ­ Tiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 hTiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 h (P/V 1/20) ­ La concentración aumenta con el tiempo de calor aplicado (aunque no mucho) ­ Con pocas horas de calor se obtiene la mayor cantidad  ­ Más concentración de KOH  solubiliza más materia orgánica – ­ Casi todo son AH – Sustancias húmicas
  20. 20. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): ­ Tiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 hTiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 h (P/V 1/20) ­ El rendimiento aumenta  con el tiempo de calor aplicado (aunque no mucho) – ­ Con pocas horas de calor el  aumento es muy grande  – – Prácticamente podemos disolver casi toda la MO del compost Sustancias húmicas
  21. 21. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): ­ Tiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 hTiempo de calor (70ºC) aplicado durante una extracción de 24 h (P/V 1/20) ­ Con pocas horas de calor el  podemos degradar los AH en AF – ­ MO más asimilable  – Sustancias húmicas
  22. 22. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): Sustancias húmicas ­ Sistema de extracción: ● Muestra y líquido ● Agitación ● Calor – ­ Sistema de filtración – Obtendremos : ● Extracto húmicos (soluble) ● Humatos (no soluble) ­ Sistema de precipitación ­ Sistema de secado – ­ Otros...
  23. 23. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): Sustancias húmicas
  24. 24. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): Sustancias húmicas
  25. 25. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): Sustancias húmicas
  26. 26. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): Sustancias húmicas
  27. 27. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): Sustancias húmicas – – ­ https://www.youtube.com/watch?v=t9P­rZVD6So – ­ https://www.youtube.com/watch?v=M1oH_xatvxs – ­ https://www.youtube.com/watch?v=cMpVJ1d5YyQ – ­ https://www.youtube.com/watch?v=WRnVIm6Zuoc – –
  28. 28. Aplicaciones de las sustancias húmicas (SH): – ­ Principalmente agrícolas (hay otras...) – ­ Amplia gama de productos comerciales disponibles – ­ Fracción más activa de la MO (fertilización)  – ­ Abono orgánico Abono orgánico vs bioestimulante bioestimulante ● Fuente de nutrientes y MO ● Favorece la germinación de las semillas ● Estimula la elongación de las raíces ● Incrementa la CIC y el contenido en MO del suelo ● Favorece la solubilidad de los nutrientes del suelo (quelatos de Fe) ● Efecto hormonal de tipo auxinas (ácido indol acético, AIA) ● Incrementa el metabolismo oxidativo (ROS)
  29. 29. Aplicaciones de las sustancias húmicas (SH): –
  30. 30. Aislamiento de sustancias húmicas (SH): – Sustancias húmicas
  31. 31. Aplicaciones de las sustancias húmicas (SH): ­ Dosis: dependen del cultivo ­ Forma de aplicación: ● Líquida (la más común):  – Diluida en función del cultivo (cuidado con el pH) – Suelo – Sistema de riego – Aplicación foliar ● Sólida (la más moderna):  – Ácidos húmicos – Humatos potásicos
  32. 32. Conclusiones: ­ Fracción más activa de la MO – ­ Propiedades fertilizantes y bioestimulantes – ­ Fáciles de obtener de forma casera: ● Compost o vermicompost (también estiércoles) ● Extracción alcalina (concentración de cenizas) ● Sistema de agitación ● Calor (agua caliente para hacer la extracción) ● Filtración: Extracto húmico (liquido) y humatos (sólido) – ­ Fáciles de aplicar: ● Diluido ● Líquido y sólido
  33. 33. Receta básica para elaborar un abono húmico: ­ Elegir un compost y/o vermicompost de calidad – ­ Extractante: ● Sustituto de KOH: cenizas de madera (hay que hacer pruebas) ● pH alcalino, entre 12­13 (cuidado con la salinidad) – ­ Relación de extracción: ● 1:5 ó 1:10 (también 1:20): 1 kg de compost + 5 litros de agua con cenizas... – ­ Tiempo de extracción: ● Mínimo 4 horas y máximo 24 horas – ­ Sistema de agitación: ● Hélice de acero inoxidable (pH alcalinos) o insuflando aire (sistema té de compost) – ­ Calor (muy importante): ● Usar agua caliente desde el principio – ­ Filtración: ● Líquido (extracto húmico) y sólido (humato)

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