Es una tarde de viernes, tranquila.  Uno puede reflexionar y pensar sobre qué es el Humus. Es como una puerta abierta a  explicaciones más avanzadas sobre los procesos de reacción que atañen a la degradación de la Necromasa, y me permiten centrar lo que debo de incluir referente a la formación de Neomasa, y todo ello sin haber hablado para nada de la naturaleza química de la biomasa y de los productos de excreción.

Como pueden suponer, me espera un fin de semana para recapitular y ordenar mentalmente lo mucho que me falta por escribir para hacer honor al calificativo de Hércules con el que me acaba de premiar D. Régulo León Arteta hace unas horas.  Hay amistades que matan... pero no te preocupes, tengo cuerda para seguir escribiendo.

Por de pronto debo de crear una definición de humus en función de los contenidos que escribo, pues las actuales no me valen: Si Vds. están de acuerdo y me lo permiten (quizás no, y yo rectifico con sumo gusto...si me convencen,) el Humus es un gran conjunto molecular que incluye materiales de la NECROMASA con estados de degradación muy distintos junto a los primeros estadíos de polimerización de la NEOMASA y todo ello mezclado con los componentes químicos, catalíticos o no, que permiten desarrollar el proceso de Humificación.

Cuando me preguntan que cómo se extrae el humus, les contestaré con un tópico.  Depende. Si ya se que no contiene su ansiada respuesta de  lo que es el humus, pero sigo contestando "depende".

Es evidente que lo escrito en los libros y en muchas publicaciones nos traslada a metodologías químicas clásicas, cuyo principal objetivo estriba en la obtención y análisis de compuestos, con un contenido variable en componentes fenólicos, mas o menos policondensados. Las estrategias de liberación empleadas están basadas en la hidrólisis (NaOH), o en la ruptura de puentes metálicos de enlace entre moléculas orgánicas (pirofosfato, oxalato, citrato...) a las que solubilizan o entre moleculas orgánicas y componentes minerales (arcillas, oxihidróxidos... ) o en la disolución de compuestos mediante un extractante orgánico específico. 

Para facilitar su liberación o su fraccionamiento se manejan distintos valores de acidez del medio, diferentes temperatura y se les asocian agitación y una largo etc. de posibles variantes. Pero al llegar a los análisis finales se focalizaron en lo mismo, los compuestos policondensados.   Otros procedimientos, mas o menos exitosos han trabajado con disolventes orgánicos. Algunos fraccionamientos se basaron en su tamaño molecular. 

Los libros de texto no aportan mucho mas, no ahondan en la clasificación por su composición, salvo raras excepciones, aunque al menos técnicamente, se están encontrando utilidades de los “ácidos húmicos”, basadas en acciones bastante poco definidas, pero eficaces, en cuanto a desarrollo y nutrición se refiere...

Sin embargo, la aparición de las glomalinas, constituyentes de naturaleza glicoprotéica han roto el monopolio fenólico y debieramos de empezar a recapitular a quien pertenecen determinadas propiedades del suelo.

No sé por donde van a aparecer las nuevas estrategias extractivas, dado que los métodos aplicados a la obtención de glomalinas son mas de lo mismo. Hay que recordar que el objetivo inicial de investigación y de conocimiento era otro mas edafológico: la distribución de los metales pesados en el suelo.

Existen otras tecnologías, pero nunca se han aplicado todavía a los suelos. "No son de suelos". Extracciones en medios supercríticos y técnicas así. Ya veremos.

La verdad es que todo cambia cuando en el suelo se buscan otras cosas, como los contaminantes orgánicos, los componentes del edafón  o los enzimas. 

Será cuestión de ver, con objetivos de análisis “no preconcebidos” como los componentes orgánicos presentes en la solución del suelo como el Rizon? Debemos entonces de dejar a un lado (al menos provisionalmente) el objetivo químico de modelizar los componentes poliaromáticos como únicos responsables de la estructuración agregacional.

La Dra Wright nos abre el comino con sus glomalinas. Yo lo apunto, al repetirme una y otra vez, sobre la importancia de las glico-proteinas en la conformación de la necromasa bacteriana y fúngica del suelo.  No son los fenoles los componentes mas abundantes del suelo, ni tampoco lo son los aminoácidos o los ácidos grasos, sino los aminoazúcares y sus polímeros. Y esto no nos debiera de extrañar.

¿Deberíamos pensar entonces en nuevas líneas de investigación sobre las rutas metabólicas que pudieran conducir a la formación de polifenoles a partir de los aminoazúcares?  O quizás, debiéramos insistir en conocer porqué desaparecen tan rápidamente los amino-azúcares (o no les vemos) hasta tal punto que sean los fenoles los que se edafoacumulen, y hoy nos cieguen científicamente todavía. 

Yo no lo sé, y hoy no tengo medios para investigarlo.  Seguro que alguien que me lee a escondidas lo hace.  Pues ánimo. Eso es lo que pretendo con esta exposición.  Pero seguro que hay otras estrategias.  Si cuando empiecen a aparecer alguien recuerda lo escrito aquí y en esta bitácora, se lo agradeceremos todos.  Estamos abriendo nuevas formas y caminos de cooperación, de comunicación y de investigación.

En todo caso resuena mucho en mi mente la coincidencia de que los compuestos húmicos, al igual que las glicoproteinas del glucocáliz o de las paredes fúngicas sean muy ricas en enzimas, o que los compuestos fúlvicos conlleven una riqueza tan elevada en azúcares y sean tan activos biológicamente. Ya lo decía Enrique Barriuso Benito en su Tesis Doctoral allá en la década de los 80'. 

¿O quizas deberíamos volver los ojos todavía mas lejos, al “efecto tanino” que ejercen los fenoles sobre las proteinas y transformarlo en un efecto “protector”, que frene la degradación total, de las secuencias diméricas repetitivas de aminoazúcares de las glicoproteinas.  Otros ya trabajan con los quitosanos...

Finalmente, ¿de donde salen entonces tantos monofenoles, ¿de la lignina vegetal? O de los enlaces entre las capas de celulosa que Albersheim propone en su modelo de organización de la pared celular vegetal de las herbáceas, o de la degradación parcial de las melaninas bacterianas y fúngicas que protegen a su equipo cromosómico de la acción de las radiaciones UV? ¿O simplemente son productos de neoformación edáfica?... Quizás estas preguntas encierran alguna respuesta que justifica el porqué debajo de los pastizales hay suelos tan fértiles.

Siento mucho no hablar mas de ello (no se más de lo que escribo, y solo se me ocurren nuevas preguntas), ni tampoco quiero contestar a algunas preguntas, que por obvias después de lo escrito, han dejado de tener sentido, al menos para mi.

Y con esto acabé la semana. Que sean muy felices, amigos lectores.

Saludos cordiales,

Salvador González Carcedo

Hoy, voy a intentar fijar (veamos si lo logro) los conceptos de fertilidad y productividad y de esta forma contestar a preguntas de estudiantes de agronomía, además de mostrar el interés de las sinergias de conocimientos entre edafólogos y químicos agrícolas

Conceptualmente debemos de decir que la fertilidad de un sistema (del suelo, el mar, un lago o una río) es la capacidad del mismo para permitir la aparición y el desarrollo de un ser vivo. Si lo referimos a la biología del suelo, o del mar, en general sería “la capacidad de producir mas (en número y variedad) de seres vivos”.  Consecuentemente. la fertilidad de un suelo se relaciona con su biodiversidad potencial, referida, fundamentalmente, a seres vegetales, sin excluir directa o indirectamente al resto de los seres vivos que configuran las estructuras tróficas del edafón.

Desde la Ecología, La fertilidad, en términos edáficos exige una amplia presencia de nutrientes, (cualitativa y cuantitativamente) y la ausencia de factores ambientales limitantes en el propio nicho de desarrollo.  Si nos referimos a vegetales tendremos que centrarnos en dos apartados: nutrientes inorgánicos en formas biodisponibles para las plantas.  Si nos referimos al resto del edafón ampliaremos el concepto de nutrientes inorgánicos a los orgánicos, manteniendo claro que todos los nutrientes (orgánicos e inorgánicos) deben de presentar formas realmente biodisponibles (no basta con decir que hay C... materia orgánica o sustancias minerales o fertilizantes), es decir, iones o moléculas que sean reconocidos y captados (transferidos desde la solución del suelo o el agua del mar, hasta el interior de la planta) por los sistemas “transporter” de membrana, (leer el capítulo 1 de esta nueva serie la “Planta y sus nutrientes”.

Un ejemplo lo referimos al agua. Su “transporter” llamado ACUOPORINA, es una proteína que, además de trabajar a velocidades fantásticas captando las moléculas de agua de una en una (con gasto de energía metabólica), es capaz de discernir si las moléculas de agua conforman un polímero o se encuentran conformando la esfera de hidratación de un catión o de una molécula. Pero claro, el agua disponible depende de propiedades como la textura, o la organización (textural o agregacional) en donde se desarrolle el sistema radicular.

Y si en vez referirnos al agua los hacemos con un nutriente inorgánico en especial deberemos de saber un montón de cosas mas, como la posibilidad de mantenerse en forma soluble o formar sales y precipitarse, a las interacciones que sufre con la matriz, además de establecer qué ritmo de consumo tienen sobre el mismo los competidores que configuran su edafón.

Además de lo dicho, cada planta nos obliga a conocer que iones precisa y en qué cuantía, o si los sistemas de captura y transferencia desde el suelo a la planta están especializados y como se expresan y operan, para establecer una lista de nutrientes.  Así, si un suelo y/o una planta no poseen los mecanismos necesarios para que un nutriente potencial adquiera la forma de biodisponible, su fertilidad o su viabilidad potencial están limitadas.  Y está claro que no todos los seres vivos reconocen a una especie química como nutriente. Así hoy conocemos, respecto al N que sus sistemas de captura pueden estar estrictamente definidos respecto al ión NH₄⁺ o al ión NO₃^- o pueden expresar genéticamente ambos sistemas bioquímicos según las SEÑALES que los tricoblastos reciben de la solución del propio suelo (o de un cultivo acuático).

Es obvio razonar que a mas variedad y cantidad de nutrientes “biodisponibles”, más posibilidades de prosperar vitalmente tiene un mayor numero de seres vivos.  Pero claro, no todos los seres vivos que colonizan un sistema (edáfico o acuático) tienen la misma necesidad de nutrientes, ni los capta de forma simultánea, ni los sistemas tienen reservas ilimitadas de nutrientes en forma biodisponible.  De ahí el análisis que en cierto tiempo verá la luz sobre los sistemas de SEÑALES que introduje al definir los distintos tipos de materia orgánica, dado que estas son necesarias para conformar una “Comunidad Biológica” que caracteriza a cada sistema en estudio.  Además estas SEÑALES configuran todo un conjunto de formas de relación entre seres vivos (desde la simbiosis o el comensalismo, al parasitismo).

Claro que hablar de la posibilidad de germinar de una semilla, sea la que sea, no solo depende de los nutrientes o del agua. Necesitan un microhábitat específico.  Los sistemas de detección que tienen las semillas para reconocer el “momento” de la germinación no solo dependen de los niveles de nutrientes o de la temperatura del suelo... (pero esta es otra historia..), En este apartado cobra una gran importancia la presencia, en el lecho que ocupa la semilla, la existencia de un buen intercambiador iónico, que evite la pérdida de los iones que acumula la semilla cuando esta inicia el proceso y pierde sus tegumentos externos, y una clara rehidratación de sus estructuras (como mínimo un 12%, precisa para que los sistemas enzimáticos que acumuló en el endospermo durante la formación del fruto, puedan trabajar a pleno rendimiento).   De ahí la importancia que tiene la descripción precisa de la NECROMASA dado que los polisacáridos que estoy describiendo, aunque menos biorresistentes, tienen una capacidad de retención de agua y una capacidad de cambio iónica mucho mayor que los compuestos poliaromáticos (ácidos humicos) y su asociación potencial a las arcillas es mas elevada.  De aquí la importancia de ahondar en las estructuras agregacionales. 

La segunda parte de la definición de fertilidad “ausencia de factores limitantes” deriva de la capacidad natural o antrópica de contaminación y de degradación. 

Respecto al apartado de contaminación sabemos de sus orígenes natural y antrópico.  Así, un suelo rico en sepiolita (mineral de fácil alteración en determinadas condiciones ambientales que libera una variada gama de elementos químicos definidos como potencialmente contaminantes, influye en la concentración relativa de los nutrientes (micro y oligonutrientes) precisos para el desarrollo vegetal. Antrópicamente, la actividad agraria conlleva la adición de muchos conjuntos orgánicos capaces de inhibir, por muy variadas vías, el desarrollo de las plantas o de los componentes del edafón.  Como consecuencia de esta actuación contaminación a los suelos les convertimos en “contaminados”.

Respecto al apartado degradación, la historia natural nos juzgará.  Muchas de las acciones las hemos realizado de buena fe y otras por necesidad.  Si bien el desconocimiento no exime de la culpa.  Veamos un solo ejemplo ¿Quién nos iba a decir que la aplicación masiva de fertilizantes conlleva la pérdida de la estructura agregacional?.  Claro que el uso de los fosfatos se utilizó para extraer en el laboratorio a los “compuestos humificados” o que la aplicación masiva de urea genera la activación de la ureasa y la aparición de iones de NH₄⁺ en tales cantidades que moviliza a los ácidos fúlvicos en forma de fulvatos de amonio.  Pero ¿quién iba a pensar que los compuestos llamados fúlvicos tienen capacidades hormonales?.

En todo caso y dado que estas acciones son interesadas si contemplamos el concepto de productividad, la percepción de los efectos, por parte del agricultor es baja o nula, dado que sus efectos se contemplan a largo plazo, se obtiene una contrapartida económica y en muchos casos, una cobertura legal.

La productividad se aplica a una forma de medida del desarrollo del cultivo de plantas de uso agrario.  Inicialmente quedó definida como la biomasa generada en unas condiciones determinadas para un suelo y cultivo determinados.  Se aplicaba únicamente a la cantidad en peso de productos con interés alimentario humano obtenidos por Ha de cultivo (de grano de trigo o mazorca de maíz, por ejemplo).  Luego se incluyó de forma diferenciada el resto de la planta, porque este apartado se usaba en alimentación animal, o en la producción de materiales para otros usos, como el carbón vegetal, madera para construcción....

La “globalización” de la productividad, tiene mucho que ver el desarrollo de la Ecología en las décadas 60 y 70 del siglo pasado, y permitió aplicar este concepto a sistemas forestales y a los ecosistemas (ya fueran terrestres, acuáticos o mixtos).  Así la productividad como un apartado en la evaluación de los ciclos biogeoquímicos de los elementos. Sin querer, hablamos de ello, cuando discutimos sobre cultivos agroenergéticos o hacemos un seguimiento del CO₂ o de la materia orgánica del suelo, como componentes del cambio climático.

Volviendo los ojos a los cultivos agrícolas, la productividad natural de los suelos dejó de tener actualidad con la aparición de la teoría de la nutrición mineral, expuesta por von Liebig a mediados del siglo XIX, y que todavía perdura, dentro del Ministerio de Agricultura, en España.  Esta teoría permitió creer que el suelo era un soporte pasivo, que no había que tener en cuenta.  Pero permitió el desarrollo de las estrategias de síntesis, producción y uso generalizado de fertilizantes, plaguicidas y un largo etcétera que encierra parte de la historia negra de la Química Agrícola respecto a la degradación y contaminación de los suelos, pero eliminó el hambre en la España y en la Europa de la postguerra.  También permitió el desarrollo de la ciencia conocida como “Malherbología” (persecución sistemática y genocida de cualquier planta competidora que afecte al balance económico del agricultor).

Y en esa historia andamos todavía, aunque en retroceso (gracias a la Agricultura Ecológica y otros manejos del suelo y de las producciones), por la exigencia social de conservar la biodiversidad en los suelos y derivada de la capacidad tóxica de las moléculas empleadas, en la salud de animales y del hombre.  Veremos lo que ocurre con cultivos no alimentarios (agroenergéticos), donde se aprecia una tentación a liberar a determinados herbicidas de la cláusula de prohibición o limitación de uso.

Desde los conocimientos de la Química Agrícola y de la Fisiología Vegetal, hoy se exige un conocimiento claro de las necesidades nutricionales y acciones hormonales, en cada momento fenológico (germinación, enraizamiento, emergencia, entallado, floración, polinización, fecundación de la planta y formación, maduración y abscisión (momento de recogida) del fruto.  Y estos conocimientos deben de tener una respuesta, hoy todavía lenta, en las estrategias de abonado de los suelos agrícolas.  No ocurre así con el manejo hormonal, rápidamente asociado a las tecnologías de recolección, conservación y transporte de alimentos vegetales.

El desarrollo paralelo que se abrió la Química Agrícola al asimilar nuevas formas de cultivo, (sin suelo), en invernaderos sobre soportes inertes (arena, fragmentos tratados de madera, cascarilla de arroz) o en medios líquidos (cultivos en hidroponía y aeroponía) con nuevos materiales como soporte, y el manejo de factores ambientales han permitido generar muy variados conceptos industriales de producción, donde el suelo puede sustituirse por una mesa de cultivo, una canaleta o una cámara, por donde circula o se proyecta (en la oscuridad) la solución nutritiva. 

Y todo ello en aras a incrementar la productividad y el rendimiento económico de los agricultores, bajo criterios industriales de producción que permiten generar nuevas formas de agricultura de supervivencia, faceta esta última que también tiene como objetivo erradicar el hambre.

Así estas nuevas formas de producción, aplicadas en lugares de acumulación masiva de ciudadanos, en torno a las grandes ciudades, se convierte en una estrategia alternativa de producción, ya que se pueden obtener una gran variedad de productos alimentarios, sobre un tablero no demasiado grande, colocado junto a su casa.  Esta es una estrategia, que se está “exportando” de una manera silenciosa a grandes ciudades de Iberoamérica, gracias a la acción decidida de mi buen amigo Carlos Cadahía (catedrático de la UAM) y del equipo que dejó al jubilase. Mis mayores respetos a esta acción, no bien conocida en los ámbitos edafológicos, ni potenciada o reconocida en los políticos y económicos.

Si los conocimientos básicos sobre la composición de las soluciones nutritivas desarrolladas en el conjunto de las cátedras españolas de “Química Agrícola y Edafología” han sido fundamentales para el uso aplicado de nuevos soportes como la cascarilla del arroz y están siendo fundamentales para conocer, manejar y optimizar el desarrollo vegetal de alimentos, el conocimiento básico y aplicado de las hormonas (tanto de origen vegetal como microbiano – en el área rizosférica-) han sido y están siendo de enorme interés tecnológico (quizás menos conocido y mucho menos controvertido que el manejo genético y menos espectacular que el manejo transgénico).

Pero los criterios maximalistas que llevado a convertir en generales, propiedades o criterios que tienen una distinta una forma de aplicación en Edafología y en Química Agrícola han llevado a ciertos desencuentros entre los dos grupos que componen este “Área administrativa Común de Conocimiento”.  Sin embargo, el conocimiento desarrollado en un “lado” tiene, muchas veces, un gran interés en el “otro”.

Pongamos ejemplos. En la definición de un “buen” suelo se indica que debe de tener una capacidad de retención de agua o un alto valor de la CEC. En un “buen soporte” para cultivos en hidroponía se entiende que estas dos propiedades deben de tener un valor prácticamente nulo.  Debemos de entender que en el primero de los casos, los conocimientos de nutrición y asimilación nos permiten mejorar la productividad vegetal “per se” Desde el otro, no interesa conocer los procesos que frenan aquella productividad, obligando a preguntarnos porqué pensamos que todos los suelos son cultivables, ya que los objetivos globales de un suelo son mucho más amplios, ecológicamente, los de un soporte.  Nunca debemos de creer que el suelo deba de comportarse como un soporte, porque no lo es. Por el contrario, un soporte agrícola siempre tendrá un objetivo productivo.

Y por ello, el decálogo de calidad de los soportes y sistemas de producción definidos por los Químicos Agrícolas, con un único objetivo, el productivo, no son extensibles a los suelos, ya que estos últimos no tienen como única finalidad, “producir” plantas ya sean alimentarias, ornamentales o agroenergéticas.

Pero también, aplicar criterios de Química agrícola, sin entender que el suelo es un sistema funcional que responde a los aportes fertilizantes de forma variables, es algo conocido. Y en este sentido no hay ningún elemento químico inocuo.

La Química Agrícola nos indica que, dosis inadecuadas o desequilibradas de conjuntos de nutrientes afecta al desarrollo vegetal y disminuye la productividad y desde un criterio más actual, la calidad del producto alimentario. Pero todo puede ser útil. No olvidemos tampoco la existencia de los cultivos a la carta. El la “nueva cocina” hay determinados alimentos que tienen un destino ornamental del plato, como los tomates (que no tienen porqué ser grandes y sabrosos, sino pequeños y bonitos).

Hoy hay criterios que nos indican que el suelo es un recurso limitado y degradable, y los tiempos que precisa para su recuperación frente a impactos como el manejo mecánico o la aplicación de fertilizantes inorgánicos es muy lenta.  Esto hay que aceptarlo, y ante ello, los edafólogos debemos de establecer estrategias adecuadas para conservar la calidad y salud de los suelos y de determinados soportes (caso de los oxihidróxidos de Fe o de Al), en el caso de los cultivos en forzado, o la calidad y el uso racional del agua y del aire en ambos casos.  Quizás por ello hoy existe la “agricultura ecológica” entre otras formas de producción verdaderamente apasionantes y con criterios diferentes al estrictamente productivista (pero no por ello menos rentables).

También se nos plantean diferencias de uso del agua, de determinados nutrientes o de plaguicidas o la posibilidad de nuevos desarrollos tecnológicos, que serán distintos en cada sistema productivo.  Un ejemplo de estas diferencias, no excluyentes en su fondo pero distintas en su aplicación, son los soportes que precisan las plantas en cada caso.

Así, sabemos que el soporte del vegetal en un cultivo que se produce bajo la técnica NFT (en lámina de agua) será un polímero orgánico (donde se desarrolla el sistema radicular) que se aplica planta a planta o en pequeños conjuntos. Si se extiende a desarrollos forestales, la implantación de un plantón exige un cepellón. La plantación de un cafetal exige para cada planta un lecho de materia orgánica.  Porqué no utilizamos esta estrategia para otros productos alimentarios como la patata, dado que los técnicos canadienses impiden plantarla en suelos que no tengan un mínimo de un 3% de materia orgánica. Nuestras experiencias de campo indican que la productividad se incrementa de una manera espectacular...

Y a la inversa, porqué estamos empleando desde hace 150 años fosfatos inorgánicos como componente de fertilizantes en suelos y en medios líquidos, cuando en el suelo el 80% al menos, está en formas orgánicas y la planta “lo sabe”.  ¿No podríamos diseñar sistemas en los que el fertilizante fosforado se constituya a base de compuestos organofosfatados, cuya solubilidad no tendría limitaciones, su adición estaría controlada y sería biodisponible por otros seres vivos, cuando inmovilizar fosfohidrolíticos en los soportes poliméricos es factible?.  ¿Es que no hay fuentes de enzimas, o que las raíces “se las ha olvidado producir enzimas fosfohidrolíticas”?, ¿o es que nos olvidamos de que el objetivo principal de la micorrización es precisamente este, cuando pomposamente decimos que sus  hifas incrementan el área exploratoria del suelo?

Además, nos queda hablar de las hechos que se derivan de la adición excesiva de fertilizantes, pero este será motivo del siguiente post.

Saludos cordiales,

Salvador González Carcedo