El valor de las sustancias húmicas en el ciclo de vida del carbón de los cultivos: Ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, y más

Por Larry Cooper, en conjunto con la Dra. Rita Abi-Ghanem

Las sustancias húmicas desempeñan un papel importante en la fertilidad del suelo y en el rendimiento de los cultivos. Este artículo proporciona una visión general básica de lo que son las sustancias húmicas, cómo se crean y cómo funcionan. Se discute cómo agregar contenido húmico al suelo del cultivo, incluyendo el uso de productos comerciales tales como la línea de ácidos orgánicos ricos en carbono de Huma Gro^®.

Todos los que trabajan en la agricultura son conscientes del ciclo de vida básico de los cultivos: las plantas se siembran, se nutren y crecen, se cosechan y lo que no se consume en las formas de vida más altas se devuelve al suelo, donde se descomponen mediante la mineralización y por microorganismos para poder ser utilizados para alimentar al próximo ciclo de cultivos. Ese escenario relativamente simple se crea por un intercambio maravillosamente complejo de acciones químicas, físicas y biológicas que los científicos todavía están luchando por comprender por completo después de 10 000 años de prácticas agrícolas.

Como con todo lo demás en este planeta, la historia de las sustancias húmicas comienza y termina con el carbono. Toda la vida en este planeta se basa en el carbono: humanos, animales, plantas, insectos, microorganismos. . . El carbono es esencial para construir todo lo biológico y para mantenerlo encendido y funcionando. Las plantas extraen carbono del aire (dióxido de carbono) y, a través de una serie de reacciones, fusionan el carbono con la energía de la luz solar (fotosíntesis) y el hidrógeno del agua, creando eventualmente compuestos orgánicos ricos en carbono requeridos por las plantas a lo largo de sus procesos metabólicos. Una característica muy importante del carbono como elemento es que tiene una capacidad única para modificarse y, a través de extensiones de grupos funcionales, combinarse con muchos otros elementos para formar cadenas de carbono más cortas y más largas, anillos y compuestos orgánicos complejos, como se requiere en los procesos.¹

¿Qué son las sustancias húmicas?

Cuando las plantas terminan su ciclo de vida, sus componentes se descomponen con la ayuda de la mineralización y los microorganismos y regresan al suelo como materia orgánica. Alrededor del 70 % de la materia orgánica del suelo es humus. El humus es un compuesto complejo variable que contiene carbono de coloración marrón negruzca, que tiene una descomposición lenta en condiciones naturales y que puede permanecer en el suelo durante cientos de años. Las sustancias húmicas que, a su vez, forman el humus son complejos de cadenas de carbono orgánicos relativamente grandes que contienen carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y azufre. Estas sustancias húmicas, que contribuyen al color marrón o negro de los suelos superficiales, pueden dividirse en tres categorías principales: humina, ácidos húmicos (HAs) y ácidos fúlvicos (FAs).² (Ver Fig. 1.) Estas son categorías funcionales basadas en gran medida en el tamaño molecular y su solubilidad en agua ajustada a diferentes condiciones de pH.³

Las huminas son moléculas muy grandes (peso molecular de 100 000 a 10 000 000 Da) no solubles en agua a cualquier nivel de pH y que, por consiguiente, tardan mucho en romperse. En el suelo, la humina mejora la estructura, la capacidad de retención de agua y la estabilidad. La humina también funciona como un sistema de intercambio de cationes que ayuda al suelo a almacenar los nutrientes de las plantas.

Los ácidos húmicos tienen un tamaño molecular más pequeño que las huminas (peso molecular de 50 000 a 100 000 Da, con 1 000 de anillos de carbono) y son solubles en agua en condiciones alcalinas. Debido a que otros elementos se unen fácilmente a moléculas de ácido húmico de forma tal que pueden ser fácilmente absorbidos por plantas y microorganismos, los ácidos húmicos funcionan como importantes sistemas de intercambio iónico y quelantes.

Los ácidos fúlvicos tienen moléculas más pequeñas que los ácidos húmicos (peso molecular de 5 000 a 10 000 Da, con cientos de anillos de carbono), son solubles en agua en todos los niveles de pH y tienen un contenido de oxígeno más alto que los ácidos húmicos. Debido a su tamaño molecular relativamente pequeño, los ácidos fúlvicos pueden ingresar fácilmente en las raíces de las plantas, tallos y hojas, transportando oligoelementos directamente a los sitios metabólicos en las células vegetales.

Figura 1. Propiedades químicas de las sustancias húmicas

Como ya mencionamos, estas tres categorías de sustancias húmicas son en gran parte de naturaleza funcional: los científicos han tenido dificultades para clasificarlas en base a una estructura física identificable (fórmulas químicas), porque las estructuras siempre varían según la fuente orgánica original, las condiciones de descomposición y la etapa de descomposición. Diferentes muestras de sustancias identificadas como ácidos húmicos, por ejemplo, pueden funcionar de manera muy diferente en el suelo.

Beneficios de las sustancias húmicas

La Asociación Comercial de Productos Húmicos⁵ ha realizado una revisión de la bibliografía científica y ha aprobado tres declaraciones de etiqueta primarias para la aplicación agrícola de sustancias húmicas:

• Masa y crecimiento radicular mejorados
• Aumento de la disponibilidad y la captación de nutrientes
• Mayor rendimiento y calidad de cultivos

¿Cómo se logran estos beneficios? Aquí hablaremos de algunos de estos mecanismos:

• La presencia de sustancias húmicas que contienen carbono en el suelo da lugar a procesos eléctricos que provocan la atracción de partículas del suelo muy pequeñas para crear una estructura de miga en el suelo superior, que tiene espacios abiertos que permiten un intercambio gaseoso con la atmósfera y una mejor infiltración de agua. Esta estructura del suelo resultante también aumenta la capacidad de retención de agua del suelo, lo que protege a las plantas durante los períodos de sequía.
• La energía almacenada dentro de los enlaces de carbono de las sustancias húmicas representa una excelente fuente de alimento para los microorganismos del suelo que realizan una amplia gama de funciones en pos de la salud del suelo y las plantas. Esto abarca desde la solubilización de los minerales presentes en el suelo hasta la liberación de antibióticos que protegen a las plantas de las plagas.
• Las sustancias húmicas tienen una propiedad aislante que ayuda a estabilizar las temperaturas del suelo y disminuye la tasa de evaporación del agua, lo que protege a las plantas durante los períodos de cambio de calor y frío.
• Las sustancias húmicas también pueden estabilizar o dejar inactivas ciertas enzimas del suelo liberadas por los patógenos de las plantas, haciéndolas menos capaces de dañar las plantas.
• Además, las sustancias húmicas pueden buferizar el pH del suelo, haciendo que el suelo sea menos alcalino o menos ácido. Esto ayuda a que los oligoelementos que están presentes en el suelo debido a las condiciones ácidas o alcalinas queden disponibles como nutrientes para las plantas.
• Otros beneficios de los ácidos húmicos es que permiten degradar o desactivar las toxinas que quedan en el suelo debido a los pesticidas y ayudan a reducir la concentración de sal en suelos de excesiva salinidad, haciéndolos más adecuados para el crecimiento de las plantas.
• Las sustancias húmicas ayudan a regular la retención y liberación de los nutrientes de las plantas. La gran capacidad de intercambio catiónico (CIC) que se produce cuando las sustancias húmicas están presentes en el suelo aumenta su capacidad para retener nutrientes vegetales con carga positiva (por ejemplo, NH₄⁺, Mg²⁺, Ca²⁺y Na⁺) y reduce el potencial de filtración. La CIC del suelo también influye en las tasas de aplicación de cal y herbicidas requeridas para una máxima eficacia.⁶
• Cuando el suelo contiene los niveles adecuados de sustancias húmicas, las plantas tienen una mayor capacidad de absorción de nitrógeno, fósforo y potasio, lo que reduce las cantidades de fertilizantes N-P-K requeridos.
• Aplicar ácidos húmicos o fúlvicos a las semillas acelera su germinación, mejora el desarrollo de las raíces y activa los puntos de crecimiento de las plántulas.
• Las sustancias húmicas influyen en las hormonas de crecimiento de las plantas y proporcionan radicales libres a las células vegetales, que tienen efectos positivos sobre la germinación de las semillas, la iniciación de las raíces y el crecimiento de las plantas en general.
• Los ácidos húmicos y fúlvicos, aunque no son fertilizantes en sí mismos, son excelentes portadores y activadores de fertilizantes. Se ha demostrado que los fertilizantes foliares que contienen ácidos húmicos o fúlvicos son entre un 100 % y un 500 % más eficaces que otros fertilizantes aplicados al suelo.²Las aplicaciones pueden programarse para activar el crecimiento vegetativo, la floración, el conjunto de frutas o el llenado y la maduración de los frutos.

Adición de sustancias húmicas al suelo

Maximizar las prácticas agrícolas

Se estima que en el Medio Oeste de los Estados Unidos la mayoría de los suelos convertidos de sistemas naturales en sistemas agrícolas han perdido entre el 30 % y el 50 % de su carbono orgánico original.⁷ Las prácticas agrícolas pueden ayudar mucho a mantener o aumentar la cantidad de materia orgánica en el suelo. El tipo de labranza utilizada en un campo puede influir mucho en la cantidad de carbono perdido del suelo. Cuanto más profunda y agresiva sea la labranza, más carbono se pierde en forma de dióxido de carbono. Por ejemplo, se estima que una tira de labranza pierde sólo el 18 % del carbono perdido en el arado de arbolado.⁶

Las rotaciones de cultivos que incluyen cultivos de cobertura, gramíneas perennes y leguminosas tienen un efecto positivo en el contenido de carbono del suelo y en la biodiversidad del suelo, especialmente cuando son arados o incorporados al suelo como abono verde.

Agregar productos comerciales

Existen varias versions comerciales disponibles de ácidos húmicos y fúlvicos para uso agrícola; estos se venden como productos granulares secos, líquidos o polvos. Usualmente son derivados de humatos, lignitos oxidados o mineral de leonardita. Sin embargo, los estudios han demostrado que los diversos productos pueden variar en eficacia dependiendo de la naturaleza de los materiales de origen utilizados y de la manera en que se fabrican y procesan.⁸ La leonardita generalmente se considera como una de las mejores fuentes para derivar sustancias húmicas. Las futuras investigaciones deben enfocarse en mejorar los métodos para cuantificar con exactitud y fiabilidad los ácidos húmicos y fúlvicos en minerales y productos crudos.

La historia comienza y termina con el carbono

Aunque no siempre se lo menciona en las publicaciones sobre nutrición de cultivos, el nutriente más importante después del agua es el carbono. Un video reciente del USDA-NRCS⁹ cita al Dr. Kris Nichols del Instituto Rodale diciendo que “El carbono es la moneda de la energía del suelo.” Si el suelo de los cultivos es deficiente en carbono, su rendimiento sufrirá las consecuencias, aunque se apliquen cantidades cada vez mayores de fertilizantes y herbicidas. La salud de los suelos puede mejorarse considerablemente a largo plazo a través de la labranza adecuada, el cuidado de la tierra, el manejo de los cultivos y la adición de materiales orgánicos para la producción natural de sustancias húmicas. Como solución a corto plazo, la aplicación de ácidos húmicos y fúlvicos aumentará la salud y la producción del suelo y del microbioma. Para un impulso inmediato de un cultivo que ya está en el campo, la aplicación foliar de la nutrición líquida transportada por carbono en etapas específicas de crecimiento proporcionará al productor un control preciso del rendimiento y la calidad de los cultivos.

Para obtener más información o realizar una consulta gratuita, ingrese al sitio web de Huma Gro^®, https://humagro.com/contact/o llame al 1-800-961-1220.

Para ver el catálogo de productos completo de Huma Gro^® en línea, ingrese al sitio web  http://bit.ly/HGCatalogo-Es2017.

Este artículo se publicó originariamente en la edición de enero de 2017 de la revista AgroPages. Lee el artículo completo aquí.

Referencias

1. Jackson WA. (1993). Humic, Fulvic, and Microbial Balance: Organic Soil Conditioning. Jackson Research Center, Evergreen, Colorado.
2. Petit RE. (2002). Organic Matter, Humus, Humate, Humic Acid, Fulvic Acid and Humin: Their Importance in Soil Fertility and Plant Health, p. 1–24. Texas: A & M University. Available at http://www.humates.com/pdf/ORGANICMATTERPettit.pdf.
3. International Humic Substances Society. Available at http://www.humicsubstances.org/.
4. Stevenson FJ. (1982). Humus Chemistry Genesis, Composition, Reactions.Willey Interscience, New York.
5. Humic Products Trade Association. Available at http://www.humictrade.org/.
6. Overstreet LF, DeLong-Hughes J. (2009). Tillage: The Importance of Soil Organic Matter in Cropping Systems of the Northern Great Plains. University of Minnesota Extension. Available at http://www.extension.umn.edu/agriculture/tillage/importance-of-soil-organic-matter/.
7. Lal R. (2002). Soil carbon dynamics in cropland and rangeland. Environmental Pollution, 116:353–362.
8. Seyedbagheri MM. (2015). 30 years of Research Documents the Influence of Humic Substances on Soil Health, Fertilizer and Water-Use Efficiency. Conference Paper, University of Idaho Potato Conference. Available at https://www.researchgate.net/publication/286928913_30_YEARS_OF_RESEARCH_DOCUMENTS_THE_INFLUENCE_OF_HUMIC_SUBSTANCES_ON_SOIL_HEALTH_FERTILIZER_AND_WATER-USE_EFFICIENCY
9. USDA-NRCS Video Series: Unlock the Secrets in the Soil,Chapter 5, Keep a Live Root in the Soil, or “A Radicle Idea.” June 10, 2016. Available at https://youtu.be/qodG4MJeQvQ.

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