En los últimos años se ha producido un creciente interés por el uso de sustancias húmicas (SH), llamadas genéricamente “ácidos húmicos”. Sin embargo, existe en el mercado mucho desconocimiento acerca de este tipo de productos; cuál es su origen, cómo se fabrican, cuáles son sus principales características, cómo se utilizan y sus efectos sobre el […]
Qué son
Según la Sociedad Internacional de Sustancias Húmicas (ISHS), éstas son los componentes más importantes de la materia orgánica (MO) natural en el suelo, agua y depósitos orgánicos de carácter geológico, tales como sedimentos de lago, turbas, lignitos y esquistos bituminosos.
Las sustancias húmicas (SH) son las responsables del color café característico de residuos de plantas en descomposición y contribuyen al color oscuro del suelo superficial (0-5 cm). Son los mayores componentes de la MO natural en aguas superficiales. En el caso de hojarasca (“tierras de hojas”) o composts, el color puede ser de color café amarillento a negro, dependiendo del grado de descomposición y concentración.
Las sustancias húmicas son componentes muy importantes del suelo, pues afectan sus propiedades físicas y químicas y contribuyen a su fertilidad. En sistemas acuáticos, como los ríos, cerca del 50% del carbono disuelto corresponde a SH, lo que afecta su pH. Tanto en sistemas terrestres como acuáticos las SH son responsables del ciclaje y la biodisponibilidad de elementos químicos, además del transporte y degradación de sustancias químicas orgánicas, cenobíticas o naturales.
Las sustancias húmicas corresponden a mezclas complejas y heterogéneas de materiales orgánicos polidispersados, formados a través de reacciones bioquímicas y químicas durante la degradación y transformación de residuos de plantas y microorganismos, proceso denominado humificación. Los principales compuestos que forman parte de este proceso son lignina y sus derivados, polisacáridos, melanina, cutina, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, partículas carbonadas finas, etc.
Las sustancias húmicas en suelos, sedimentos, lignitos oxidados (leonardita) o compost pueden ser divididos en tres fracciones principales: ácidos húmicos (AH), ácidos fúlvicos (AF) y huminas. Los AH y AF son extraídos desde el suelo, o cualquier material orgánico, utilizando una base fuerte (KOH o NaOH). Si este extracto es acidificado a través del uso de un ácido fuerte (KCl), los AH precipitan quedando solubles sólo los AF; es decir, los AH corresponden a la fracción de la materia orgánica soluble en base, mientras que los AF son solubles en ácido.
Por otra parte, la humina corresponde a la fracción recalcitrante de la materia orgánica no extraíble por medio de bases o ácidos fuertes. Este fraccionamiento es metodológico y no significa necesariamente que sea el real.
El carácter ácido de las SH no está dado por su pH, sino por la presencia de grupos funcionales, carboxílicos (COOH) y fenólicos (OH) en su estructura, siendo los AF más ácidos que los AH. La desprotonación (pérdida de H+) de los grupos funcionales le confiere la capacidad de intercambio catiónico (CIC). Estrictamente hablando las SH son altamente reactivas químicamente, aunque lentas respecto a su biodegradación. En la figura 1 se presenta la estructura general de las SH y su CIC.
Las propied
ades y estructura de las SH dependen de la fuente de materia orgánica (tipo de suelo, leonardita, compost, etc). Sin embargo, las propiedades promedio de los AH, AF y huminas de distintas fuentes de materia orgánica pueden ser muy similares.
En general los AH tienen un mayor tamaño (1500 a 3500 A, 1.5 a 3.5 x 10-7 m) y peso molecular (5.000–300.000 Dalton) y una mayor proporción de C (53-60%), con respecto a los AF, (tamaño < 800 A, peso molecular 900–5.000 Dalton, 40-50% C). Por su parte los ácidos fúlvicos poseen una mayor cantidad de grupos carboxílicos y fenólicos que los ácidos húmicos, lo que además contribuye a incrementar el carácter ácido de esas sustancias. Además, poseen una mayor capacidad de intercambio catiónico (640-1420 cmol(+)/kg AF) que los húmicos (560-890 cmol(+)/kg AH), lo que los hace más reactivos con el medio circundante. La capacidad de intercambio catiónica (CIC), juega un rol importante en la disponibilidad de nutrientes, y depende, de la cantidad de materia orgánica y arcillas contenidas en el suelo.
Fraccionamiento del C orgánico del suelo
Las sustancias húmicas son el componente más importante (> 50%) de la materia orgánica del suelo. Normalmente se encuentran en el suelo formando complejos arcillo-húmicos. En los análisis de suelo, la materia orgánica se estima a partir del carbono orgánico (C), que puede ser fraccionado en sus distintos componentes, incluyendo:
· Carbono soluble (Csol): corresponde a la fracción de C del suelo extraído con agua que pasa a través de un filtro de 0,45 micrones. Esta es la fracción más lábil (disponible) del C orgánico del suelo, y es la que utilizan los microorganismos directamente para su crecimiento.
El C de la fracción húmica del suelo, extraída como se indicó más arriba, puede ser dividida en tres componentes:
· Carbono de ácidos húmicos: corresponde a la fracción de C del suelo presente en los AH. Incluye fracciones de C soluble.
· Carbono de ácidos fúlvicos: corresponde a la fracción de C del suelo presente en los AF. De igual forma que en el caso de los AH incluye fracciones de C soluble.
· Carbono de huminas: corresponde a la fracción de C del suelo presente en las huminas.
Los suelos formados desde material parental volcánico tienden a tener mayor proporción de huminas. Los suelos antiguos, altamente intemperizados tienden a tener una mayor proporción de AF, mientras que los suelos de pradera natural tienden a mostrar similares concentraciones de las tres fracciones húmicas. Los contenidos de C son mayores en las huminas, seguidos de los AH.
Efectos de aplicación
Investigaciones realizadas a nivel mundial han determinado efectos significativos de la aplicación de SH a nivel de suelo. Los efectos pueden ser sobre sus propiedades físicas, químicas y biológicas. En términos físicos, la aplicación de SH ayuda a la agregación de las partículas del suelo, mejorando su estructura, porosidad y capacidad de retención de humedad.
A nivel químico, la aplicación de SH, aumenta la CIC del suelo, tiene efectos en el movimiento y solubilización de nutrientes, en particular micronutrientes (principalmente los AF), aumentando su disponibilidad, actúan como un buffer, disminuyendo los problemas de salinidad, toxicidad de metales y los cambios bruscos de pH. Además, aportan nutrientes de manera directa, aunque en bajas cantidades, particularmente K, pues la mayoría de los productos comerciales corresponden a humatos de K.
A nivel microbiológico, las SH constituyen la fuente de energía para los microorganismos heterótrofos del suelo, los cuales descomponen la materia orgánica, utilizando las estructuras carbonadas, promoviendo la mineralización de nutrientes, generando sustancias promotoras de crecimiento, favoreciendo la agregación de partículas y mejorando la calidad global del suelo, lo que impacta directamente en el desarrollo de raíces y en la productividad del cultivo.
A nivel de planta, se han descrito efectos positivos directos e indirectos de la aplicación de SH. Los directos, relacionados con un posible rol tipo hormonal, o a través de la estimulación de la producción de hormonas o como catalizadores en algunas reacciones bioquímicas, que resultaría en estimulación del crecimiento.
En un meta análisis de investigaciones con SH realizadas a nivel mundial, Rose y Colaboradores (2014) encontraron una gran diversidad de respuestas a la aplicación de SH a nivel de planta. En promedio se observó un efecto significativo de la aplicación de SH sobre el control, en términos de crecimiento aéreo y radicular, el cual dependió de la fuente de SH usada, el grado de estrés y el tipo de planta.
En promedio, la respuesta a la aplicación de SH provenientes de compost fue superior a aquella de Leonardita. Plantas con mayor grado de estrés respondieron mejor a la aplicación de SH y la respuesta fue mayor en cultivos anuales en comparación a aquellos perennes.
En Chile, las mejores respuestas a la aplicación de SH se han obtenido en el contexto de un Manejo Integrado de la Nutrición (MIN), con efectos positivos probados en uva de mesa, cerezo, mandarino y tomate, entre otros, observándose un mejoramiento en la calidad del suelo, un mayor desarrollo de raíces y un incremento en los rendimientos y calidad del fruto. En la figura 2 se muestra el efecto de la aplicación de SH e inoculante de suelo sobre el peso de fruto en tomate. Se observa que cuando se aplicó SH (carbono-C) solas o en conjunto con inoculante (C+I), se obtuvo un mayor peso de fruto.
La aplicación de materia orgánica es siempre positiva para mejorar el suelo. Sin embargo, los efectos a nivel de cultivo no siempre son evidentes, en particular si la dosis de SH aplicada es muy baja. Al respecto, la dosis debiera expresarse en términos de C y no de SH propiamente tales.
En el estudio global realizado por Rose y colaboradores (2014), determinaron que una dosis mínima de aplicación sería 100 ppm (mg SH/kg de suelo), que equivaldría, aproximadamente a unos 100 kg/ha de SH en los primeros 10 cm de suelo. Sin embargo, se han observado efectos significativos aun a dosis menores, los que se han atribuido a posibles efectos tipo hormonales, aunque estos siguen siendo debatidos.
Estudios realizados en Chile han demostrado que las dosis comerciales de SH recomendadas, y que aportan normalmente < 5 kg C/ha, son insuficientes y que dosis > 20 kg C/ha, aplicadas como SH podrían causar efectos significativos a nivel del cultivo.
Fuentes de SH comerciales
Las sustancias húmicas pueden extraerse desde cualquier material orgánico, incluyendo suelo, hojarasca (tierra de hojas), compost, vermicompost, y lignitos fósiles, entre otros.
A nivel comercial las SH más comunes son extraídas químicamente de Leonardita, un lignito oxidado, fósil, formado a través de millones de años, a diferencia, por ejemplo, de la turba que se forma en periodos más cortos, de miles de años. Estos lignitos oxidados tienen altos contenidos de AH y menores concentraciones de AF.
Otros fabricantes descomponen materia orgánica fresca (residuos vegetales y animales), ya sea aeróbica o anaeróbicamente para producir sustancias húmicas.Existe un grave problema de etiquetado en los distintos productos comerciales en Chile, que impide su correcta comparación y, más importante aún, su adecuada dosificación.
Normalmente los productos expresan su contenido de SH como extracto húmico total (EHT), que corresponde a la suma de AH + AF. Este se expresa normalmente en términos de % en base materia seca. Este número nada dice respecto a la proporción de AH y AF que contiene el producto y menos respecto a sus contenidos de carbono. Al respecto, un producto comercial que contiene SH debiera incluir la siguiente caracterización:
Materia seca: %Extracto Húmico Total: % bms
Contenido de ácidos húmicos (AH): % bms
Contenido de ácidos fúlvicos (AF): % bms
Contenido de C orgánico: % bms
Contenido de C de ácidos húmicos: % bms
Contenido de C de ácidos fulvicos: % bms
Y como ya se explicó, las dosis de SH deberían expresarse en términos de kg de C/ha.
Escrita por: Rodrigo Ortega, Universidad Federico Santa María.
