Clase de Germán Tortosa sobre como elaborar abonos húmicos a partir de compost

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. ●
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. ●
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. ●
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. 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. Sustancias húmicas

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. ­ 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. 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. Fuentes de sustancias húmicas (SH):
1) El suelo (Carbones):
●
Turba, lignito y Leonardita
–
Sustancias húmicas

11. Fuentes de sustancias húmicas (SH):
1) El suelo (Carbones):
●
Turba, lignito y Leonardita
●
Fuente no renovable
●
¿Autorizado en AE?
–
Sustancias húmicas

12. Fuentes de sustancias húmicas (SH):
Sustancias húmicas

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Sustancias húmicas

24. Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Sustancias húmicas

25. Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Sustancias húmicas

26. Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
Sustancias húmicas

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. 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)

30. Aplicaciones de las sustancias húmicas (SH):
–

31. Aislamiento de sustancias húmicas (SH):
–
Sustancias húmicas

36. 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

37. 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

38. 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)