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

Por Larry Cooper, con Rita Abi-Ghanem, PhD

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

Todo el que trabaja en la agricultura conoce el ciclo vital básico de los cultivos: las plantas se siembran, se nutren y crecen, se cosechan y lo que no se consume se devuelve al suelo, donde se descompone mediante la mineralización y por los microorganismos, de modo que pueda utilizarse para nutrir el siguiente ciclo de cultivos. Ese escenario relativamente sencillo es creado por un intercambio maravillosamente complejo de acciones químicas, físicas y biológicas que los científicos aún se esfuerzan por comprender plenamente tras 10.000 años de agricultura práctica.

Como todo lo demás en este planeta, la historia de las sustancias húmicas empieza y acaba con el carbono. Toda la vida de este planeta se basa en el carbono: humanos, animales, plantas, insectos, microorganismos . . el carbono es esencial para construir todo lo biológico y mantenerlo alimentado y en funcionamiento. Las plantas extraen carbono del aire (dióxido de carbono) y, mediante una serie de reacciones, fusionan el carbono con la energía de la luz solar (fotosíntesis) y el hidrógeno del agua, creando finalmente compuestos orgánicos ricos en carbono que necesitan las plantas a lo largo de sus rutas metabólicas. Una característica muy importante del carbono como elemento es que tiene una capacidad única para modificarse a sí mismo y, mediante extensiones de grupos funcionales, combinarse con muchos otros elementos para formar cadenas de carbono más cortas y más largas, anillos y compuestos orgánicos complejos, según se requiera en los procesos^.1

¿Qué son las sustancias húmicas?

Cuando las plantas terminan su ciclo vital, sus componentes se descomponen con ayuda de la mineralización y los microorganismos y vuelven al suelo como materia orgánica. Alrededor del 70% de la materia orgánica del suelo es humus, una variable compleja de color marrón a negro de compuestos que contienen carbono, que se descompone lentamente en condiciones naturales y puede persistir en el suelo durante varios cientos de años. Las sustancias húmicas que, a su vez, componen el humus son complejos orgánicos relativamente grandes de cadenas de carbono que se componen de 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 (AHs) y ácidos fúlvicos (AFs)^.2 (Ver Fig. 1.) Se trata de categorías funcionales basadas en gran medida en el tamaño molecular y su solubilidad en agua ajustada a diferentes condiciones de pH^.3

Huminas
son moléculas muy grandes (peso molecular de 100.000 a 10.000.000 Da) que no son solubles en agua en ningún nivel de pH y, en consecuencia, su descomposición es muy lenta. Dentro del suelo, la humina mejora la estructura, la capacidad de retención de agua y la estabilidad. La humina también funciona como un sistema de intercambio catiónico que ayuda a la capacidad del suelo para almacenar los nutrientes de las plantas.

Los ácidos húmicos
tienen un tamaño molecular menor que las huminas (peso molecular de 50.000 a 100.000 Da, con 1.000s de anillos de carbono) y son solubles en agua en condiciones alcalinas. Como otros elementos se unen fácilmente a las moléculas de ácido húmico en una forma que las plantas y los microorganismos pueden absorber fácilmente, 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 centenares de anillos de carbono), son solubles en agua en todos los niveles de pH y tienen un mayor contenido en oxígeno que los ácidos húmicos. Debido a su tamaño molecular relativamente pequeño, los ácidos fúlvicos pueden penetrar fácilmente en las raíces, tallos y hojas de las plantas, transportando oligoelementos directamente a los lugares metabólicos de las células vegetales.

Figura 1. Propiedades químicas de las sustancias ^húmicas4

Húmico S

Como ya se ha dicho, estas tres categorías de sustancias húmicas son en gran medida de naturaleza funcional: los científicos han tenido dificultades para clasificarlas basándose en una estructura física identificable (fórmulas químicas) porque las estructuras siempre varían en función de la fuente orgánica original, las condiciones de descomposición y la fase de descomposición. Diferentes muestras de sustancias identificadas como ácidos húmicos, por ejemplo, pueden funcionar de forma muy diferente en el suelo.

Beneficios de las sustancias húmicas

La Asociación de Comercio de Productos ^Húmicos5 ha llevado a cabo una revisión de la literatura científica y ha aprobado tres declaraciones principales en la etiqueta para la aplicación agrícola de sustancias húmicas:

• Mejora la masa radicular y el crecimiento
• Mayor disponibilidad y absorción de nutrientes
• Mayor rendimiento y calidad de los cultivos

¿Cómo se consiguen 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 hacen que partículas muy pequeñas del suelo se atraigan entre sí para crear una estructura de migas en la capa superficial del suelo, que tiene espacios abiertos que permiten el intercambio gaseoso con la atmósfera y una mejor infiltración del agua. Esta estructura del suelo resultante también aumenta la capacidad de retención de agua del suelo, protegiendo a las plantas en épocas de sequía.
• La energía almacenada en 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 que contribuyen a la salud del suelo y de las plantas: desde la solubilización de minerales ligados al 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 a ralentizar el ritmo de evaporación del agua, lo que protege a las plantas durante los periodos cambiantes de calor y frío.
• Las sustancias húmicas también pueden estabilizar o inactivar ciertas enzimas del suelo liberadas por los patógenos de las plantas, haciéndolas menos capaces de dañarlas.
• Además, las sustancias húmicas pueden amortiguar el pH del suelo, haciéndolo menos alcalino o menos ácido. Esto ayuda a que los oligoelementos que pueden haber quedado retenidos en el suelo debido a las condiciones ácidas o alcalinas estén ahora disponibles para las plantas en forma de nutrientes.
• Otras ventajas para el suelo son que los ácidos húmicos pueden degradar o inactivar las toxinas de los pesticidas que quedan en el suelo, y la adición de sustancias húmicas a los suelos con exceso de sal puede ayudar a reducir la concentración de sal, haciendo que el suelo sea más adecuado para el crecimiento de las plantas.
• Las sustancias húmicas ayudan a regular la retención y liberación de nutrientes de las plantas. La mayor capacidad de intercambio catiónico (CIC) que se produce cuando hay sustancias húmicas en el suelo aumenta la capacidad de éste para retener nutrientes vegetales cargados positivamente (por ejemplo, ^NH4+, ^Mg2+, ^Ca2+ y ^Na+) y reduce el potencial de lixiviación. La CIC del suelo también influye en las dosis de aplicación de cal y herbicidas necesarias para obtener la máxima eficacia^.6
• Cuando hay niveles adecuados de sustancias húmicas en el suelo, las plantas tienen una mayor capacidad para absorber nitrógeno, fósforo y potasio, lo que reduce la cantidad de fertilizantes N-P-K necesarios.
• La aplicación de ácidos húmicos o fúlvicos a las semillas acelera su germinación, potencia el desarrollo radicular 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 en 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, son excelentes portadores y activadores de fertilizantes. Se ha demostrado que los abonos foliares que contienen ácidos húmicos o fúlvicos son entre un 100% y un 500% más eficaces que los abonos similares aplicados al suelo^.2 Las aplicaciones pueden programarse para activar el crecimiento vegetativo, la floración, el cuajado o el llenado y maduración de los frutos.

Añadir sustancias húmicas al suelo

Maximizar las prácticas agrícolas

Se calcula que en el Medio Oeste de Estados Unidos, la mayoría de los suelos convertidos de sistemas naturales a agrícolas han perdido entre el 30% y el 50% de su carbono orgánico original.⁷ Las prácticas agrícolas pueden contribuir en gran medida a mantener o aumentar la cantidad de materia orgánica del suelo. El tipo de labranza utilizado en un campo puede influir mucho en la cantidad de carbono que se pierde del suelo. Cuanto más profundo y agresivo sea el laboreo, más carbono se pierde en forma de dióxido de carbono. Por ejemplo, se calcula que el laboreo en franjas sólo pierde el 18% del carbono que se pierde con el arado de^vertedera6.

Las rotaciones de cultivos que incluyen cultivos de cobertura, gramíneas perennes y leguminosas tienen un efecto positivo en el contenido de carbono y la biodiversidad del suelo, sobre todo cuando se aran o se incorporan al suelo como abono verde.

Añadir productos comerciales

Hay varias versiones comerciales de ácidos húmicos y fúlvicos disponibles para uso agrícola; se venden como productos granulados secos, productos líquidos o polvos. Suelen proceder de humatos, lignitos oxidados o mineral de leonardita. Sin embargo, los estudios han demostrado que la eficacia de los distintos productos puede variar en función de la naturaleza de los materiales de origen utilizados y de la forma en que se fabrican y procesan^.8 En general, se considera que el mineral de leonardita es una de las mejores fuentes para obtener sustancias húmicas. Hay que seguir investigando para mejorar los métodos de cuantificación precisa y fiable de los ácidos húmicos y fúlvicos en las materias primas y los productos.

La historia empieza y acaba con el carbono

Aunque no se cita a menudo como tal en la literatura sobre nutrición de cultivos, el nutriente más importante para los cultivos después del agua es el carbono. Un reciente vídeo del ^USDA-NRCS9 cita al Dr. Kris Nichols, del Instituto Rodale, diciendo que «el carbono es la moneda energética del suelo». Si el suelo de cultivo es deficiente en carbono, el rendimiento de los cultivos se resentirá incluso con aplicaciones cada vez mayores de fertilizantes y herbicidas. La salud del suelo a largo plazo puede mejorarse mucho mediante un laboreo adecuado, la labranza del suelo, la gestión de los cultivos y la adición de materiales orgánicos para la producción natural de sustancias húmicas. Para una solución a más corto plazo, la aplicación de ácidos húmicos y fúlvicos al suelo potenciará la salud y la producción del suelo y del microbioma. Para dar un impulso inmediato a un cultivo que ya está en el campo, la aplicación foliar de nutrición líquida transportada por carbono en fases de crecimiento específicas proporcionará al cultivador un control preciso del rendimiento y la calidad del cultivo.

Para más información o una consulta gratuita, ponte en contacto con Huma ^Gro® en https://humagro.com/contact/orllamando al 1-800-961-1220.

Consulta todo el catálogo de productos Huma^Gro® en línea.

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

Referencias

1. Jackson WA. (1993). Equilibrio húmico, fúlvico y microbiano: Acondicionamiento Orgánico del Suelo. Centro de Investigación Jackson, Evergreen, Colorado.
2. Petit RE. (2002). Materia Orgánica, Humus, Humato, Ácido Húmico, Ácido Fúlvico y Humina: Su Importancia en la Fertilidad del Suelo y la Sanidad Vegetal, p. 1-24. Texas: Universidad A & M. Disponible en http://www.humates.com/pdf/ORGANICMATTERPettit.pdf.
3. Sociedad Internacional de Sustancias Húmicas. Disponible en http://www.humicsubstances.org/.
4. Stevenson FJ. (1982). Química del Humus Génesis, Composición, Reacciones.Willey Interscience, Nueva York.
5. Asociación de Comercio de Productos Húmicos. Disponible en http://www.humictrade.org/.
6. Overstreet LF, DeLong-Hughes J. (2009). El laboreo: La importancia de la materia orgánica del suelo en los sistemas de cultivo de las Grandes Llanuras del Norte. Extensión de la Universidad de Minnesota. Disponible en http://www.extension.umn.edu/agriculture/tillage/importance-of-soil-organic-matter/.
7. Lal R. (2002). Dinámica del carbono del suelo en tierras de cultivo y pastizales. Contaminación Ambiental, 116:353-362.
8. Seyedbagheri MM. (2015). 30 años de Investigación Documentan la Influencia de las Sustancias Húmicas en la Salud del Suelo y la Eficacia del Uso de los Fertilizantes y el Agua. Ponencia en la Conferencia sobre la Patata de la Universidad de Idaho. Disponible en 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. Serie de Vídeos USDA-NRCS: Desvela los Secretos del Suelo, Capítulo 5, Mantén una Raíz Viva en el Suelo, o «Una Idea Radicular». 10 de junio de 2016. Disponible en https://youtu.be/qodG4MJeQvQ.