La mineralización de la materia orgánica, un término que conviene no confundir con la mineralización ósea, es un importantísimo proceso que abarca desde la descomposición de los restos o desechos sobre la tierra, hasta la absorción de nutrientes en las plantas en formas de sales minerales procesadas. Esto no solo tiene que ver con el ciclo de la vida y la muerte en el mundo animal, sino con la rotación de nitrógeno ambiental que sustenta la vida.
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¿Qué es mineralización y cómo ocurre?
Se sabe muy bien que los residuos orgánicos como las hojas, las excreciones y los restos de animales son beneficiosos para el crecimiento de las plantas.
Pues bien, este material orgánico directamente no sirve de nada, ya que las plantas absorben nutrientes en forma de sales minerales y nitratos, es decir, compuestos inorgánicos. Para que el compuesto orgánico sea aprovechado es necesario un proceso de mineralización.
Definición de mineralización
Se puede decir entonces que la mineralización es el proceso mediante el cual organismos microbianos específicos descomponen la materia orgánica en orden, para transformarla en materia inorgánica beneficiosa para las plantas.
La mineralización es el proceso contrario a la inmovilización. Dicho de otra manera, la también conocida mineralización del nitrógeno es la transformación de un nitrógeno de origen orgánico en una versión mineral del mismo, usando como canal principal a la masa microbiana del suelo.
De esta nace además la definición de materia orgánica, como una de las etapas del suelo donde se almacenan los compuestos orgánicos resultantes de la descomposición.
¿Cómo ocurre este proceso?
Este proceso es el resultado de una larga cadena enzimática que involucra a los microorganismos del suelo, usualmente bacterias.
El material orgánico es degradado mediante el rompimiento de sus macromoléculas, llevando el nitrógeno a nuevas formas como desecho. Este nitrógeno sigue siendo sintetizado por más microorganismos, los cuales terminan por fijarlo en la tierra o lo descomponen en una versión inorgánica ideal para la absorción de las plantas.
Significado de mineral
Cuando se aborda este tema el término “mineral” se aplica en contextos inusuales.
En el ámbito de estudios de suelo y bioquímica, la etiqueta “material” se agrega a elementos químicos que no son orgánicos. Como las sales minerales. Conviene recordarlo en el futuro.
Etapas de la mineralización
La mineralización pasa por varias etapas para poder convertir el nitrógeno orgánico a los diferentes nutrientes inorgánicos que las plantas necesitan. Dependiendo según que bibliografía se consulte, se pueden separar en dos: amonificación y nitrificación; o más.
Para tratar de dar una explicación más completa veremos el proceso en 4 etapas básicas:
1. Agrupación de la materia orgánica
La materia orgánica pasa por un conjunto de transformaciones químicas que derivan en su acumulación en la tierra.
Suele darse cuando las hojas se desprenden completamente de los árboles, cuando restos vegetales muertos se acumulan en el suelo, cuando los desechos animales caen en la tierra o cuando los animales mueren y sus restos pasan a quedar el tiempo suficiente en el suelo a merced de la biomasa terrestre.
En esta etapa se suele hacer referencia a los procesos mecánicos que ayudan a degradar la materia orgánica.
Ejemplos de este proceso mecánico natural puede ser el paso de animales más grandes que consumen parte de la materia orgánica o que la trituran en materia menos aprovechable.
2. Humificación
Cuando las moléculas de mayor tamaño se encuentran lo suficientemente degradadas comienza la siguiente etapa que es donde el material orgánico se degrada hasta sus formas más simples y con un menor peso molecular.
Este fenómeno se da justo antes de la amonificación y es la etapa final de la descomposición orgánica.
Todo este proceso es producto de los microorganismos.
3. Amonificación
Los microorganismos en esta etapa comienzan su proceso de descomposición despolimerizando la materia orgánica.
Como resultado se produce dióxido de carbono y nitrógeno inorgánico en forma de amonio. Ya que estos microorganismos necesitan de los monómeros resultantes para sus propios procesos, especialmente el nitrógeno, pueden decidir si quedarse con él e incorporarlos en sus sistemas (inmovilización) o liberarlo al suelo para el beneficio de las plantas.
Esto va a depender de la relación de carbono y nitrógeno dentro de la materia orgánica. A una mayor relación C:N es más probable que decidan inmovilizar el nitrógeno.
A medida que la descomposición aumenta la relación C:N comienza a bajar y es cuando llega a valores menores a 25:1 que el excedente pasa al suelo en forma de nitrógeno inorgánico (amonio).
4. Nitrificación
La nitrificación es la etapa final de la mineralización del suelo y se da mediante dos sub-procesos: la nitritación y la nitratación.
En principio, el amonio se oxida con el oxígeno mediante la acción de un grupo específico de bacterias (Nitrosomonas y Nitrosococcus) generando nitritos. Los nitritos a su vez se oxidan con una especie distinta de bacterias para formar nitratos.
Los nitratos son finalmente absorbidos por las raíces de las plantas, culminando con la mineralización, o sintetizados nuevamente por un tipo diferente de bacterias que liberan nitrógeno atmosférico, completando así el ciclo natural del nitrógeno.
Propiedades físicas y químicas que influyen en el proceso de mineralización
Existe una gran cantidad de elementos que interfieren en el proceso de mineralización del nitrógeno. Las cuales pueden dividirse de la siguiente manera:
Propiedades del suelo
Ya que todo el proceso tiene lugar en el suelo, las características que este exhiba tienen un impacto directo en la velocidad y éxito de la mineralización.
Dependiendo de si definición de suelo mineral es arenosa, franca o arcillosa, es probable observar una mayor conversión del nitrógeno.
Este efecto se da de la mano con el nivel de humedad y por ende con la capacidad del suelo para conservar oxígeno o permitir el paso de aire.
Caso similar sucede con la temperatura del suelo, ya que a un mayor nivel de temperatura también se puede observar un aumento en la aparición de masa microbiana, encargados de ejecutar todo el ciclo de descomposición.
Propiedades químicas
Los elementos químicos presentes en el terreno donde sucede el proceso de la mineralización juegan un papel fundamental.
A medida que las primeras fases tienen lugar, el organismo que transforma la materia orgánica en inorgánica puede decidir si absorbe el nitrógeno inorgánico resultante del proceso o libera el amonio para las fases posteriores de mineralización.
El nivel de pH del suelo, al igual que la concentración de nitrógeno en función del carbono, son factores clave que deciden este balance.
A medida que la disponibilidad de nitrógeno en el contenido orgánico y en el suelo aumenta, la inmovilización suele disminuir, dando paso a una mayor mineralización. Con los suelos arcillosos pasa lo mismo. A mayor cantidad de arcilla (un fijador del amonio) menor mineralización.
La salinidad es otro de esos ejemplos de materia inorgánica que afectan al delicado balance químico del ciclo.
Según la definición de sales minerales presentes en el suelo bajo estudio se puede predecir el nivel de intercambio catiónico, el cual retrasa o paraliza el proceso de mineralización.
Propiedades biológicas
Lógicamente, al ser los encargados o intermediarios de la transformación de la materia orgánica en minerales del suelo útiles para las plantas, el tipo y la cantidad de microorganismos encontrados son claves para definir el coeficiente de mineralización.
Por esta razón, el abonado del suelo con estiércol de diferentes orígenes y con distintos balances de C:N juegan un papel tan fundamental en el enriquecimiento del suelo.
Como verás, la mineralización biológica es un proceso sumamente importante y complejo que interfiere directamente con el mismísimo ciclo de la vida, por cuanto se consiguen las tan preciadas sales minerales y nutrientes que las plantas necesitan para crecer, así como los que algunos microorganismos necesitan para regresar el nitrógeno a la atmosfera el cual necesitas para vivir.
