1. Ciclo del Carbono
Prof. Hernán Echeverría

2. Ciclo biológico del C
Fase
liquida; 25
Fase
Gaseosa;
Fraccion
Mineral; 45
MO; 5

3. La MO es como una represa
que genera energía
Residuos
orgánicos
MO
CO2
H2O
Nutrientes
Janzen, 2006

4. Funciones de la MO del suelo
• Provee gran parte de la CIC
• Contribuye al almacenamiento del agua
• Contribuye a la formación y estabilización
de agregados
• Reservorio y fuente de nutrientes
• Fuente de energía para organismos
• Provee compuestos estimuladores del
crecimiento vegetal

5. Pg = 1015g

6. Composición de materiales vegetales. Principales compuestos
orgánicos (izquierda), y composición elemental (derecha). Las cenizas
incluyen los elementos constitutivos diferentes de C, O e H (N, S, Ca,
etc.).

7. Tasa de Descomposición
de Compuestos Orgánicos
Azúcares, almidones y proteínas simples Descomposición Rápida.
Proteína cruda.
Hemicelulosa.
Celulosa.
Grasas, ceras y afines.
Ligninas y compuestos fenólicos Descomposición muy lenta

8. Descomposición de los Compuestos Orgánicos en
Suelos Aeróbicos.
• Los compuestos carbonados son oxidados enzimáticamente para
producir CO2, agua, energía y biomasa descomponedora.
• R—(C, 4H) + 2 O2 CO2 + 2 H2O + energía (478 KJ mol-1 C)
• Los nutrientes esenciales, tales como N, P y S, son liberados y/o
inmovilizados por una serie de reacciones específicas que son
relativamente únicas para cada elemento.
• Se forman compuestos muy resistentes a la acción microbiana, a
través de modificación de los compuestos en los tejidos originales o
por síntesis microbiana.

9. Lignina: molécula grande y compleja, constituida por
cientos de subunidades fenólicas cíclicas interconectadas.
Muchas de las cuales son estructuras del tipo fenilpropano
con varios grupos metoxilados en su estructura (aquí se
muestran como R ó R’).
HO
R
CH CH
CH CH CH CH CH2O
HO
CH CH
R’

10. Diagrama de los
cambios que
ocurren cuando
se incorporan al
suelo residuos
vegetales frescos

11. Descomposición en Suelos Anaeróbicos
Oxidación parcial, desarrollo de organismos anaeróbicos o
aeróbicos facultativos. Los productos son ác. orgánicos,
alcohol y metano.
Bacteria
4C2H5COOH + 2H2O 4CH3COOH + CO2
Acetato
+ 3CH4
Propionato Metano
Bacteria
CH3COOH CO2 + CH4
Bacterias
CO2 + 4H2 Bacterias 2 2 H2O + CH4

12. FACTORES QUE CONTROLAN LA TASA DE
DESCOMPOSICION Y MINERALIZACION
• Condiciones ambientales del suelo: pH cercano
a la neutralidad, adecuada humedad y aireación
(60% EPLLA), temperatura media (25-35ºC).
• Calidad de los residuos: condición física
(incorporado o en superficie, tamaño de
partícula), relación C/N, contenido de lignina y
de polifenoles.

13. Tabla 12.2 Contenidos típicos de Carbono y Nitrógeno y relación C/N de algunos materiales orgánicos
comúnmente asociados con los suelos. (Datos calculados de varias fuentes)
Material orgánico % C % N C/N
Aserrín de pino 50 0.05 600
Aserrín de madera dura 46 0.1 400
Paja de trigo 38 0.5 80
Pasta de papel 54 0.9 61
Stover de maiz 40 0.7 57
Paja de caña de azúcar 40 0.8 50
Cultivo de cebada en antesis 40 1.1 37
Pastura fertilizada 37 1.2 31
Cultivo de cebada, estado vegetativo 40 1.5 26
Heno de alfalfa madura 40 1.8 25
Estiercol de ave en putrición 41 2.1 20
Compost doméstico 30 2.0 15
Heno de alfalfa joven 40 3.0 13
Cultivo de arveja 40 3.5 11
Lodo cloacal municipal 31 4.5 7
Microorganismos del suelo
Bacterias 50 10.0 5
Actinomicetes 50 8.5 6
Hongos 50 5.0 10
Materia orgánica del suelo
Horizonte O de un Spodosol 50 0.5 90
Mantillo de bosque tropical 50 2.0 25
Horizonte Ap de un Molisol 56 4.9 11
Horizonte A1 de un Ultisol 52 2.3 23
Horizonte B promedio 46 5.1 9

14. • Relación C/N microbiano promedio = 8/1
• 2/3 del C metabolizado evoluciona como CO2 y
1/3 es asimilado
• Relación C/N = 24 implica equilibrio entre la
demanada de los organismos para crecer y lo
que aportan los residuos
• Relación C/N > 24/1 implica que deberán tomar
N del suelo (C les sobra). Si no hay N en el
suelo, la descomposición de residuos se frena.
• Relación C/N < 24/1 implica liberar N al suelo

15. Tasa de descomposición de cultivos de cobertura con
relación C/N variable

16. Se aportan 8000 kg/ha de residuos secos con una concentración de 42% C y 0,65% N.
La relación C/N = 42/0,65 = 65/1
Ejemplo cuantitativo de
la degradación de
residuos vegetales
ilustrando los destinos
del C y N y las
consecuencias sobre la
descomposición y la
disponibilidad de N en el
suelo. Note que si una
adecuada cantidad de N
disponible es adicionada,
el potencial de creación
de humus se incrementa.
Sin N disponible
Con 52 kg N los organismos
pueden asimilar 52x8=416
kg C y respirar 832 kg C, o
sea consumieron 1248 kg C.
Los restantes 2112 kg de C
se degradará cuando la
biomasa muera y el N se
recicle
2/3 del C de
los restos es
emitido como
CO2
Con N disponible
1/3 del C es asimilado por los
organismos (3360/3=1120 C).
Como la relación C/N es 8, se
necesitan 140 kg N (1120/8).
Como en los restos hay 52,
los restantes 88 kg N son
tomados del suelo

17. A) C/N de los
residuos > 25,
los microbios
digieren los
residuos
inmovilizando el
N del suelo. Las
plantas compiten
con los
microorganismos
por el N. B)
C/N<25 menor
inmovilización

18. Tabla 12.4 Calidad del rastrojo de varios tipos de residuos vegetales en relación al contenido de Lignina,
polifenoles y relación C/N.
Restos de poda (hojas y pequeños tallos) de tres especies de árboles agroforestales comunes y los
residuos de cosecha de dos cultivos de cereales fueron aplicados a una tasa de 5 Mg/ha de un Paleudult
Oxico en una región tropical húmeda de Nigeria. Los bajos valores de C/N, Lignina y polifenoles
contribuyen a una alta calidad del rastrojo y a una alta velocidad de descomposición. Los efectos
inhibitorios del contenido de polifenoles pueden ser vistos por comparación de Gliricidia con Leucaena.
>20% de lignina y >3% de polifenoles lenta descomposición
Especie
vegetal
Parte de la
planta
%
lignina
%
polifenoles
C/N Constante de
descomposición
, K/semana
Calidad
del
mantillo
Gliricidia
sepium
Restos de poda 12 1.6 13 0.255 Alta
Leucaena
leucocephala
Restos de poda 13 5.0 13 0.166 Media-alta
Oriza sativa Paja 5 0.6 42 0.124 Media
Zea mays Paja 7 0.6 43 0.118 Media
Dactyladenis
Restos de poda 47 4.1 28 0.011 Baja
barteri

19. Liberación de N desde residuos orgánicos de diferente calidad según
la relación C/N y los contenidos de lignina y polifenoles.
Más de 20% de lignina, 3% de polifenoles y 30 de relación C/N
deberían considerarse elevados en el contexto de este diagrama.

20. Componentes de la
MO del suelo.
Criterios físicos y
químicos. La
solubilidad en ácidos
y álcalis es un criterio
ampliamente usado
para agrupar
diferentes fracciones
del humus. Esquema
clásico de división del
humus en huminas,
ácidos fúlvicos y
ácidos húmicos.
Substancias no
húmicas son
polisacáridos,
poliurónidos y algo de
ác. orgánicos y
proteínas.

21. Destinos de 100
gramos de
residuos un año
después de que
fueron
incorporados al
suelo.

22. Cambios en las fracciones de la MO de un suelo (25 cm) por 40 años
de cultivo. Bajo vegetación natural contenía 91 Mg/ha de MO. La
resistente (fracción pasiva) pasó de 44 a 39 Mg/ha. La rápidamente
degradable (fracción activa) de 14 a 1,4 Mg/ha.

23. FRACCIONAMIENTO FÍSICO DE LAMO
Tamizado en seco o en húmedo de muestras de suelo
permite separar fracciones dediferente tamaño
A.- Fracción humificada, vieja o ligada a la fracción
mineral
< 0,054 mm C/N 10,7 a 14,8
B.- Fracción joven, más lábil y compuesta residuos en
descoposición y algo de MO humificada. De 0,05 a 0,15 mm
C/N 12,8 a 21.5
C.- MO de material grueso (MO grosera), proveniente de
residuos vegetales. >0,15mm C/N 19,4 a 27,1
La MO grosera es relativamente más lábil, mientras que la
asociada a la fracción de menor tamaño (As), es más
resistente al ataque microbiano.
La MO de tamaño entre 2 y 0,2 mm es definida como
MACRO (MOM)
La MO de 0,2 a 0,05 es definida como PARTICULADA
(POM)
FRACCIONAMIENTO BIOLÓGICO
Diferentes criterios.
Fácilmente disponibles para la degradación
Moderadamente disponibles para la degradación
Lentamente disponibles para la degradación (recalcitrante)
MO activa
MO pasiva

24. Modelo conceptual
de las fracciones de
MO del suelo (SOM).
Los modelos que
incorporan las
fracciones activa,
pasiva y lenta han
demostrado ser
útiles para explicar
cambios en los
niveles de MO. Note
que la acción
microbiana puede
transferir C orgánico
desde un pool a otro.
Todos los cambios
metabólicos resultan
en pérdidas de CO2.

25. Practicas que favorecen las ganancias o
pérdidas de MO del suelo
• Ganancias
– Abonos verdes o cultivos en
cobertura
– Laboreo conservacionista
– Incorporación de residuos
vegetales
– Bajas temperaturas y sombreo
– Pastoreo controlado
– Alta humedad de suelo
– Cobertura de superficie
– Aplicación de compost u
abonos orgánicos
– Fertilización adecuada
– Alta productividad vegetal
– Cultivo de alta relación
raíz:parte aérea
• Pérdidas
– Erosión
– Laboreo intensivo
– Remoción de restos de
cosecha
– Altas temperaturas y
exposición al sol
– Sobrepastoreo
– Baja humedad de suelo
– Fuego
– Aplicación solo de materiales
inorgánicos
– Exceso de N mineral
– Baja productividad vegetal
– Baja relación raíz:parte aérea

26. 80
a 60
)
h/
60
(t
n
o 40
br a
C
2 Years under cropping
)
a 60 h/
(t
o
n
o br C
y = -6,4 Ln(x) + 70
R2 = 0,71
40
0
0 30 60 90
120
Años de agricultura
20
Carbono (t/ha)
Alvarez y Steinbach (2006) a partir de Andriulo y Cordone (1998)

27. MO según las cartas de suelo de
INTA y actuales
Instituto de Suelos
INTA Castelar a fines
de los 70
En base a 19842
muestras. 2005-6
En elaboración

28. COMPOST
• El compost (sustancia similar al humus) es creado, por
mezclado, apilado u otras formas de almacenamiento de
materiales orgánicos bajo condiciones conducentes a la
descomposición aeróbica y conservación de nutrientes.
• Los procesos de descomposición y los organismos
involucrados son similares a la formación del humus del
suelo.
• Diferencia: la degradación se produce sobre la superficie
del suelo, y concentrada de tal modo que genera calor
considerable.
• El compost se puede utilizar como la cubierta protectora
(mulch), como ingrediente en las mezclas para macetas,
como acondicionador orgánico del suelo y como
fertilizante de liberación lenta.

29. Cambios en la temperatura, relación C/N y contenido de MO durante
la producción de compost de residuos urbanos.
Los estadíos del compostado son: 1) mesofílico inicial; 2) termofílico y
3) mesofilico final o de curado.
Etapa de compostado
Ácido húmico (% de la materia orgánica)
Relación C:N
Temperatura
C:N
Ácido húmico
Tiempo de compostado (días)
Temperatura (%C)

30. Ventajas de la fabricación del compost
Almacenamiento seguro de materiales orgánicos hasta su aplicación.
Por la pérdida de CO2 y del asentamiento, el volumen de materiales orgánicos
disminuye (30 a 50 %). Esto y la mayor uniformidad del material aumentan
la facilidad de manejo
Para residuos con alta relación C/N inicial, un adecuado proceso de
compostaje asegura que el período de depresión de nitratos ocurra en la
pila, y no en el suelo, impidiendo la deficiencia de N en la planta.
La fabricación del compost puede reducir el impacto ambiental de residuos
orgánicos de muy baja relación C/N (heces, fangos cloacales),
mezclandolos con materiales de alta relación C/N (aserrín, hojas secas o
residuos de poda).
Durante la etapa termófila en las pilas de compost se matarían a la mayoría de
las semillas de malezas y organismos patógenos en unos pocos días.
La mayoría de los compuestos tóxicos de los desperdicios orgánicos
(pesticidas, compuestos fitotóxicos naturales, etc.) son destruidos por el
compostaje, o sea que este es un método de remediación biológico de la
polución de residuos y suelos.
Algunos compost pueden inhibir las enfermedades del sistema radicular al
favorecer la producción de antagonistas microbianos. Esto se ha
observado en compost para plantas de jardinería en macetas.