Descomposición de la Materia Orgánica en el Suelo

La celulosa es un compuesto carbonado que se incorpora en mayor cantidad en un suelo agrícola.

Componentes y Velocidad de Degradación

  • La quitina es un componente principal de la pared celular de los hongos.
  • La degradación de la quitina sirve a los microorganismos como fuente de carbono y nitrógeno.
  • La velocidad de descomposición de un material aumenta a medida que disminuye su tamaño.
  • A medida que un resto vegetal envejece, desciende la proporción relativa de proteínas y sustancias hidrosolubles.
  • La degradación del almidón ocurre más rápido que la de la celulosa.
  • Se descomponen con menor velocidad los materiales ricos en lignina que los pobres en este compuesto.

Influencia de la Relación Carbono/Nitrógeno (C/N)

  • El porcentaje de N sí influye sobre la velocidad de descomposición: a mayor nitrógeno, más rápido se descompone.
  • El bajo contenido de nitrógeno en un material orgánico se asocia con una lenta degradación.

Ciclo del Nitrógeno

Desnitrificación

DESNITRIFICACIÓN: Es una respiración anaeróbica donde el nitrato actúa como aceptor final de electrones.

  • Se estimula en ausencia de O₂ y la nitrificación se inhibe.
  • La realizan bacterias quimioheterótrofas que usan NO₃⁻ como aceptor final.
  • Los microorganismos que realizan este proceso son aerobios facultativos.
  • Es una respiración anaerobia que puede realizarse solo por bacterias.
  • El rendimiento del ATP en este proceso es mayor que el que se obtiene por fermentación.
  • La desnitrificación ocasiona pérdida total de N en el suelo.

Nitrificación y Amonificación

  • En la nitrificación, el amonio es la fuente de energía.
  • SUSTANCIAS AMONIFICABLES: urea, ácidos nucleicos, lipoproteínas.
  • NO AMONIFICABLES: (NH₄)NO₃, NaNO₃, celulosa.

Efectos de la Inundación del Suelo

Un suelo inundado o anegado por varios meses tiene los siguientes efectos:

  • Amonificación (ocurre más lento).
  • Nitrificación (se detiene).
  • Desnitrificación (se estimula).

Inmovilización del Nitrógeno

INMOVILIZACIÓN DEL NITRÓGENO

  • Se produce en situaciones en que se presenta una alta relación C/N en el suelo.
  • Este proceso ocurre cuando el nitrógeno escasea en el suelo.
  • El NO₃⁻ es un compuesto asimilado que formará parte del material celular.
  • La relación C/N va disminuyendo durante la inmovilización como consecuencia de la liberación de CO₂.
  • Mientras dura este proceso, el N se encuentra formando parte de la biomasa microbiana.
  • La inmovilización NO ocurre de manera simultánea con la mineralización.
  • En la inmovilización, el N total del suelo queda retenido en la biomasa microbiana, no se pierde.
  • El tratamiento de inmovilización es en suelo con rastrojo.

Fijación Biológica del Nitrógeno (FBN)

FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITRÓGENO

  • Azospirillum es un fijador de vida libre en condiciones de microaerofilia.
  • La simbiosis Azolla-Anabaena ocurre entre el helecho y una cianobacteria.
  • La FBN es un proceso reductivo y numerosos compuestos orgánicos pueden ser empleados por los microorganismos fijadores heterótrofos como fuente de carbono, energía y poder reductor. La ferredoxina y la flavodoxina pueden actuar de donadores de electrones.
  • Fijadores en vida libre: aquellos que expresan su nitrogenasa sin requerir la protección o la colaboración de otro organismo.

Nódulos Determinados

  • Se encuentran principalmente en leguminosas de clima cálido.
  • Se forman cuando el rizobio invade a la planta por vía intracelular directa.
  • Se caracterizan porque el N fijado ingresa como ureido.

Determinación de FBN

  • Determinación de FBN por método de isótopo N-15.
  • El N₂ atmosférico marcado radiactivamente aparece luego en la proteína del vegetal.

Procesos Bioquímicos Específicos

Sulfoxidación y Lluvia Ácida

PROCESO DE SULFOOXIDACIÓN

  • La realizan las bacterias fotosintéticas que usan compuestos con azufre como dadores de electrones.
  • Libera la energía necesaria para fijar el CO₂ en bacterias quimioautótrofas.

LLUVIA ÁCIDA: Se produce por:

  • Óxidos de S reaccionan con el H₂O de la atmósfera y originan ácidos.
  • Óxidos de S provenientes de la actividad industrial reaccionan con O₂ y generan ácido orgánico.

Interacciones Microbianas en la Agricultura

Mecanismos de PGPR (Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal)

MECANISMOS DIRECTOS DE PGPR

  • Producción de fitohormonas.
  • Enzima ACC desaminasa.
  • Movilización de fosfatos.

Micorrizas

  • Las plantas micorrizadas presentan ventaja competitiva en la adquisición de nutrientes.
  • Su principal efecto es la solubilización de fosfatos.

Promoción Directa e Indirecta

  • PROMOCIÓN DIRECTA: Los sideróforos secuestran el hierro del suelo, facilitándoselo a la planta.
  • PROMOCIÓN INDIRECTA: Reducen las enfermedades de la planta.

Agrobacterium y Microbiología Agrícola

AGROBACTERIUM Y MICROBIOLOGÍA AGRÍCOLA

  • Al inicio de la infección, las bacterias toman contacto con el tejido vegetal a través de una herida.
  • Componentes fenólicos liberados por la planta activan los genes VIR de Agrobacterium.
  • Las opinas son aminoácidos modificados que la planta produce para alimentar a la bacteria.
  • Se origina un tumor por desbalance hormonal.
  • La función del Agrobacterium en la obtención de plantas resistentes al glifosato es transferir genes que codifican una enzima resistente a herbicidas.

Métodos Analíticos y Aplicaciones Ambientales

Potabilización del Agua

QUÉ SIGNIFICA POTABILIZAR EL AGUA

Proceso mediante el cual se somete a tratamientos físicos, químicos y biológicos, como la filtración y desinfección, para eliminar impurezas y microorganismos patógenos, haciéndola apta para el consumo humano.

Pasos de la Potabilización

  1. Sedimentación de grandes partículas.
  2. Floculación de partículas coloidales.
  3. Filtración.
  4. Desinfección por cloración u ozonificación.
  5. Almacenamiento para el consumo.

Determinación de Actividad Biológica

  • En la experiencia de actividad biológica se determina la liberación del gas CO₂.
  • Similares resultados obtendríamos si medimos O₂.
  • El gas liberado reacciona con una solución de HIDRÓXIDO DE SODIO contenido en un vaso de precipitado.
  • El exceso de esta solución es valorado con HCl, previo agregado de CLORURO DE BARIO y dos gotas de FENOLFTALEÍNA.

Método de Kjeldahl

MÉTODO DE KJELDAHL

El nitrógeno puede determinarse por digestión en caliente de la materia orgánica, destilación y posterior titulación con NH₃ liberado.