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La Materia Orgánica del Suelo



  1. Introducción
  2. Materia orgánica
  3. Expresión de la materia
    orgánica
  4. Determinación cuantitativa total de la
    materia orgánica en una muestra de
    suelo
  5. Descomposición de la materia
    orgánica
  6. Ciclo
    de la materia orgánica en el suelo
  7. El
    humus
  8. Distribución de la materia
    orgánica en el suelo
  9. Influencia de la materia orgánica sobre
    algunas propiedades de los suelos
  10. Conclusión
  11. Referencias
    bibliográficas

INTRODUCCIÓN

Siempre que se habla de fertilidad de un
suelo se toma en cuenta principalmente la cantidad de macro y
micronutrientes que el suelo puede proveer a las plantas, dejando
en segundo plano un aspecto muy importante acerca de la
fertilidad del suelo: la cantidad de materia orgánica
(MO).

La materia orgánica representa,
aproximadamente, el 5% en el volumen de un suelo ideal. A pesar
de ser un porcentaje relativamente pequeño, su presencia
es altamente importante en el crecimiento de las plantas. La
adición de residuos orgánicos al suelo,
provenientes de plantas y animales y su posterior
descomposición por los microorganismos, establecen dos
procesos que determinan el nivel al cual se acumula materia
orgánica en los suelos.

Las plantas son la principal fuente de
materia orgánica, ya que parte de sus hojas, tallos,
flores, frutos y generalmente todo el sistema radical, se quedan
en el suelo cuando el cultivo es cosechado. Estos residuos
generalmente son frescos, es decir, poseen aproximadamente entre
60 a 90% de humedad, lo cual depende del tipo de residuo
orgánico. Esto significa que entre el 40 a 10% de materia
seca podría incorporarse al suelo y su composición
es muy variada: carbohidratos, grasas, aceites, lignina y
proteínas, son los principales constituyentes y ellos son
fuentes de carbono, hidrógeno y oxígeno, así
como también, en el caso de las proteínas, de
nitrógeno, azufre, hierro, fósforo, los cuales
pudieran ser aprovechables por las plantas una vez que los
microorganismos descomponen estos compuestos.

DESARROLLO

MATERIA
ORGÁNICA

La materia orgánica es uno de los
componentes del suelo, en pequeña porción, formada
por los restos vegetales y animales que por la acción de
la microbiota del suelo son convertidos en una materia rica en
reservas de nutrientes para las plantas, asegurando la
disponibilidad de macro y micronutrientes. Cuando son agregados
restos orgánicos de origen vegetal o animal, los
microorganismos del suelo transforman los compuestos complejos de
origen orgánico en nutrientes en forma mineral que son
solubles para las plantas; pero este proceso es lento, por lo
tanto la materia orgánica no representa una fuente
inmediata de nutrientes para las plantas, sino más bien
una reserva de estos nutrientes para su liberación lenta
en el suelo.

EXPRESIÓN
DE LA MATERIA ORGÁNICA

La cantidad de materia orgánica en
los suelos generalmente se expresa como porcentaje en base al
peso del suelo. En la práctica, es difícil en el
laboratorio separar el material orgánico e
inorgánico de un suelo, por lo que una estimación
del contenido de materia orgánica se obtiene
indirectamente a través del análisis de un elemento
que es constituyente de todas las sustancias orgánicas en
el suelo: el carbono (C).

Es decir, conociendo la cantidad de carbono
orgánico (C2) presente en una muestra de suelo,
indirectamente se puede estimar cuál es su porcentaje de
materia orgánica.

DETERMINACIÓN CUANTITATIVA TOTAL DE LA
MATERIA ORGÁNICA EN UNA MUESTRA DE SUELO

El contenido de materia orgánica
total del suelo se puede determinar de varias formas; por
calcinación de la muestra de suelo, por oxidación
de la muestra con dicromato de potasio y por oxidación con
peróxido de hidrógeno (agua oxigenada).

1.- Calcinación

Este método determina el contenido
total de materia orgánica que posee el suelo, completo o
en alguna de sus fracciones. Debe tenerse presente que con este
método se obtienen valores más altos en el
contenido de materia orgánica del suelo, ya que con
él se volatizan todas las formas de carbono
orgánico (C2) presentes en la muestra.

La manera de hacer esta
determinación de la materia orgánica del suelo
consiste en:

  • Se pesa una muestra de 6 ó 7 g
    de suelo seco al aire y tamizado a 2 mm (o en la
    fracción requerida) y se coloca en crisoles de
    porcelana.

  • Se seca el conjunto (la muestra y el
    crisol) en horno a 105º C hasta peso constante
    (aproximadamente entre 24 y 48 horas), se retira del horno y
    se deja enfriar en desecador, luego se pesa.

  • Se calcina la muestra en una mufla a
    650 ó 700º C, durante 3 ó 4
    horas.

  • Se retira de la mufla el conjunto, se
    deja enfriar en desecador y se pesa nuevamente.

  • Se calcula la diferencia de peso entre
    las medidas antes y después de calcinar; esta
    diferencia de peso equivale a la cantidad de materia
    orgánica que se perdió de la muestra por efecto
    de la calcinación.

  • Se expresa la diferencia de peso en
    porcentaje (%), con respecto al peso inicial de la muestra
    (seca a 105º C) y ese es el porcentaje de materia
    orgánica que tenía aquella.

2.- Método de Walkley y
Black

Con este método se estima el
contenido de carbono orgánico total de una muestra de
suelo, completo o de alguna de sus fracciones. Es el
método más utilizado en los laboratorios
edafológicos para evaluar la materia orgánica del
suelo.

Según el Soil Survey Laboratory
[Laboratorio de Estudios de Suelos]
(1995), este
método actúa sobre las formas más activas
del carbono orgánico que posee el suelo y no produce una
oxidación completa de dichos compuestos, por lo que se
deben hacer ajustes a los resultados obtenidos en el laboratorio,
cuando se quieren expresar en términos de contenido de
materia orgánica. El SSL (1996) recomienda utilizar un
factor de corrección igual a 1.724, asumiendo que
la materia orgánica tiene 58% de carbono
orgánico.

Los procedimientos para llevar a cabo esta
determinación son los siguientes:

  • Se pesan entre 0,2 y 2 g de suelo seco
    al aire y tamizado a 2 mm (o al tamaño de la
    fracción requerida), dependiendo del color del suelo:
    más oscuro menos cantidad y viceversa.

  • Se coloca la muestra en un erlemenyer
    de 250 mL y se le adicionan 5 mL de dicromato de potasio 1N y
    10 mL de ácido sulfúrico concentrado, se agita
    y se deja enfriar; hay que tener precaución en este
    punto pues la reacción que se presenta es
    violenta.

  • Cuando se enfría el conjunto
    anterior, se diluye con 50 mL de agua destilada y se le
    agregan 5 mL de ácido fosfórico y 3 gotas de
    difenilamina o 5 gotas de ortofenantrolina.

  • Se prepara un blanco, es decir, una
    mezcla de todos los reactivos mencionados pero sin
    suelo.

  • Se titulan la mezcla inicial y el
    blanco con una solución de sulfato ferroso 1N, la
    titulación está completa cuando se obtiene un
    color verde.

  • Se calcula el contenido de carbono
    orgánico con la ecuación siguiente:

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Donde: %C = porcentaje de carbono
orgánico

V = Volumen de dicromato de
potasio empleado en la muestra y el blanco

(5 mL)

M = Volumen de sulfato ferroso
gastado en la titulación de la muestra.

B = Volumen de sulfato ferroso
gastado en la titulación del blanco.

Pm = Peso de la muestra de
suelo

  • Se transforma el contenido de carbono
    orgánico a contenido de materia orgánica, en
    porcentaje (%MO), mediante la relación:

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El SSL (1995) recomienda que cuando el
contenido de carbono orgánico dé valores mayores a
8%, no debe ser tenido en cuenta y que, el contenido de materia
orgánica del suelo en cuestión deba ser evaluado
por el método de calcinación a 400º
C.

Con este método, como ya se dijo,
puede quedar alguna parte del material orgánico del suelo
sin oxidar, sobre todo en sus fracciones más frescas y
más gruesas, por lo cual los valores de materia
orgánica del suelo pueden quedar subestimados, aunque en
una fracción orgánica poco o nada activa en
él.

La reacción de oxidación que
se produce en esta determinación es violenta y desprende
gran cantidad de vapores, razón que obliga a hacerla bajo
campana extractora y con la protección
adecuada.

3.- Oxidación por peróxido
de hidrógeno (agua oxigenada)

Aunque este procedimiento es recomendado
para eliminar materia orgánica de muestras de suelos que
están siendo sometidos a análisis textural y que
presentan dificultades para dispersar debido a que tienen un alto
contenido de ella, también es útil si se quiere
cuantificar el contenido de materia orgánica en un suelo
en que el contenido de ella sea bajo.

Con este método, el procedimiento a
seguir es el siguiente:

  • Se toma una muestra de suelo tamizado a
    2 mm (o a la fracción de tamaño deseado) y seco
    al horno.

  • Se coloca la muestra en un erlenmeyer y
    se pesa.

  • Se le adicionan porciones de
    solución de peróxido de hidrógeno al 6%
    hasta que no haya efervescencia, el proceso puede acelerarse
    calentando en baño María a 60º
    C.

  • Se seca la muestra en horno nuevamente
    y se vuelve a pesar cuando enfríe; la diferencia de
    peso es el contenido de materia orgánica que
    tenía la muestra, el cual se expresa en porcentaje con
    respecto al peso inicial de ella.

En esta determinación debe tenerse
mucha precaución al hacer las adiciones del
peróxido de hidrógeno ya que la reacción
puede ser muy violenta y puede causarle quemaduras al operario,
así como pérdida de material de la muestra,
invalidándose la determinación.

DESCOMPOSICIÓN DE LA MATERIA
ORGÁNICA

La descomposición o
mineralización de los residuos orgánicos por los
microorganismos del suelo es netamente un proceso
oxidativo:

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Una vez oxidada, lo que queda de la materia
orgánica ha sido definida como humus, que es un
material oscuro, heterogéneo y coloidal y responsable en
gran parte de la capacidad de intercambio catiónico (CIC)
de los suelos.

De la energía liberada, una
parte es usada por los microorganismos y el resto se queda entre
los residuos o es disipada como calor. Los nutrimentos liberados
son esenciales para el crecimiento de las plantas y absorbidos a
través de su sistema radical.

Los microorganismos del suelo que
descomponen la materia orgánica comprenden principalmente
a las bacterias, hongos, actinomicetos y protozoos. La
descomposición de la materia orgánica tiene lugar
por distintas poblaciones de microorganismos. Los compuestos de
bajo peso molecular son descompuestos principalmente por
levaduras saprófitas que son los colonizadores primarios.
Los colonizadores secundarios utilizan materiales más
complejos, como los polisacáridos. Los colonizadores
terciarios metabolizan los polímeros más complejos,
como la lignina. Entre algunos de los microorganismos que
descomponen la materia orgánica en el suelo tenemos:
Streptomyces spp., Methanomonas methanica,
Clostridium disolvens, Clostridium werneri, Clostridium
amyloliticum, Aspergillus niger, Aspergillus clavatus,
Penicillium
sp., Fusarium sp.

CICLO DE LA
MATERIA ORGÁNICA EN EL SUELO

En el ciclo de la materia orgánica
en el suelo los residuos de plantas (raíces, tallos,
hojas, flores, frutos, etc.) son atacados por los microorganismos
en dos formas diferentes:

  • a) Los compuestos de fácil
    descomposición son mineralizados rápidamente y
    el producto final es CO2, H2O, nitrógeno,
    fósforo, calcio y magnesio, los cuales pueden ser
    usados como nutrimentos por las plantas o ser incorporados o
    inmovilizados por los microorganismos para poder desarrollar
    su propia actividad metabólica.

  • b) Los compuestos más
    resistentes son mineralizados lentamente y conjuntamente con
    sustancias resintetizadas de origen microbiano, constituyen
    el humus, el cual con el tiempo puede ser descompuesto
    lentamente produciendo nuevamente formas iónicas
    simples a ser usadas por las raíces de las plantas.
    Estos compuestos son ácidos fúlvicos,
    ácidos húmicos y huminas.

El dióxido de carbono, producto de
la mineralización de la M.O. en el suelo y la
respiración del sistema radical de las plantas puede salir
del suelo a la atmósfera, donde puede ser usado en la
fotosíntesis de la planta.

Las proteínas de los residuos
orgánicos son descompuestas en aminoácidos y
éstos en amonio, transformaciones realizadas por
organismos heterótrofos como bacterias, hongos y
actinomicetos. El amonio es oxidado en el proceso denominado
nitrificación por bacterias autótrofas, en
dos procesos, en el cual uno de ellos es acidificante del suelo
debido a liberación de H+. El producto final de estos
procesos es el nitrato (NO3) la forma de nitrógeno
más importante para las plantas, ya que es la forma
soluble en que ellas pueden absorberlo. El nitrógeno
natural del suelo proviene de los restos orgánicos en
descomposición ya que no hay yacimientos minerales del
suelo que provean nitrógeno.

En el caso del fósforo, este puede
tener dos orígenes en el suelo. El fosforo del suelo puede
provenir de yacimientos minerales de apatita que puede venir en
tres formas como fluorapatita, cloroapatita e hidroxiapatita; y
proviene de los restos orgánicos que son mineralizados por
los microorganismos del suelo. Las formas orgánicas del
fosforo en el suelo están en forma de ésteres de
fosfatos. Al ser mineralizado, el fósforo puede
encontrarse en dos formas moleculares como son el ortofosfato
primario (HPO4-), forma predominante, y el ortofosfato secundario
(H2PO4=), y su presencia en el suelo varía de acuerdo al
pH del suelo: en suelos con pH<5 predominan los ortofosfatos
secundarios, mientras que en suelos con pH 5,5-7,5, predominan
los ortofosfatos primarios, siempre y cuando no haya presencia de
minerales como el aluminio, calcio, magnesio o hierro. Esta
mineralización de fosforo depende de factores como la
temperatura, la cual al incrementarse incrementa también
la tasa de mineralización.

El potasio es un elemento que proviene
principalmente de formas minerales no orgánicas del suelo,
sin embargo un pequeño porcentaje proviene de los restos
vegetales en descomposición donde el potasio es devuelto
al suelo y puede o no permanecer en la solución del suelo.
Cabe destacar un dato importante acerca de la disponibilidad de
potasio; existen bacterias capaces de disolver las formas
minerales de potasio para liberar K+.

En cuanto al azufre, constituye algunas de
las proteínas las cuales son oxidadas liberando sulfatos
(SO4=), forma de absorción para las plantas, y
acidificando levemente el suelo.

EL
HUMUS

Es una mezcla predominantemente amorfa y
coloidal de sustancias orgánicas complejas que ya no
pueden identificarse como tejidos.

Transformaciones
microbianas

A medida que se produce la
descomposición de los residuos de las plantas, los
microbios fragmentan lentamente los componentes complejos en
compuestos más simples. En este proceso parte de la
lignina es dividida en subunidades fenólicas. Entonces los
microbios metabolizan los compuestos más simples que se
originan. Usando parte del carbono no perdido como dióxido
de carbono en la respiración, junto con la mayor parte del
nitrógeno, azufre y oxígeno de esos compuestos, los
microorganismos sintetizan compuestos celulares nuevos y
biomoléculas.

Algo de la lignina original no es
completamente destruida, sino sólo modificada para formar
moléculas residuales complejas que retienen muchas de las
características de la lignina. Los microbios polimerizan
(ligándolos entre sí) algunos de los compuestos
nuevos más simples unos con otros y con los productos
residuales complejos formando cadenas largas, complejas que
resisten posterior descomposición. Estos compuestos de
alto peso molecular interactúan con compuestos aminados
que contienen nitrógeno, dando origen a un componente
importante del humus resistente. La presencia de arcillas
coloidales estimula la polimerización compleja.

Estos polímeros complejos, mal
definidos, resistentes son llamados sustancias húmicas. El
término sustancias no-húmicas se refiere a un grupo
de biomoléculas identificables que se producen mayormente
por acción microbiana y que son menos resistentes a la
destrucción.

Un año después de agregados
los residuos, la mayor parte del carbono ha retornado a la
atmósfera como CO2, pero es probable que quede en el suelo
un quinto a un tercio, sea como biomasa del suelo (5%) o como
fracciones del humus del suelo, húmicas (20%) y no
húmica ( 5%). La proporción remanente de los
residuos de raíces tiende a ser algo mayor que la que
queda de los residuos de hojas incorporados.

Sustancias húmicas

Las sustancias húmicas comprenden
alrededor del 60 a 80% de la materia orgánica del suelo.
Están constituidas por moléculas enormes con
estructura y composición más bien variables que
específicas. Las sustancias húmicas están
caracterizadas por estructuras aromáticas, cíclicas
que incluyen polifenoles (numerosos compuestos fenólicos
agrupados) y poliquinononas similares que son aún
más complejas. Generalmente las sustancias húmicas
son sustancias de color oscuro, amorfas, con pesos moleculares
que varían de 2.000 a 300.000 g/mol. Debido a su
complejidad, son los materiales orgánicos más
resistentes al ataque microbiano. De acuerdo a su solubilidad
tenemos tres grupos de sustancias húmicas:

Ácidos fúlvicos: los
de peso molecular más bajo y de color más claro,
solubles tanto en ácido como en álcali y más
susceptibles al ataque microbiano.

Ácidos húmicos: de
peso molecular y colores medianos, solubles en álcali pero
insolubles en ácido y de resistencia intermedia a la
degradación.

Huminas: las de peso molecular
más alto, de color más oscuro, insolubles tanto en
ácido como en álcali y las más resistentes
al ataque microbiano.

Sustancias no
húmicas

Alrededor de 20 a 30% del humus de los
suelos está formado por sustancias no-húmicas.
Estas sustancias son menos complejas y menos resistentes al
ataque microbiano que las de grupo del humus. A diferencia de las
sustancias húmicas están constituidas de
biomoléculas específicas con propiedades
físicas y químicas definidas. Algunas de estas
sustancias no-húmicas son compuestos de las plantas
modificados microbiológicamente, mientras que otras son
compuestos sintetizados por los microorganismos como subproductos
de la descomposición. Entre las sustancias
no-húmicas están los polisacáridos,
polímeros que tienen estructura similar a los
azúcares y una fórmula general de Cn(H2O)m donde
"n" y "m" son variables. Los polisacáridos son
especialmente importantes en el incremento de la estabilidad
estructural. También están incluidos los
poliurónidos, los que no se encuentran en las plantas,
pero son sintetizados por microbios del suelo.

Algunos compuestos aún más
simples (como ácidos orgánicos de bajo peso
molecular y algunos materiales de tipo proteico) forman
también parte del grupo no-húmico.

A pesar que ninguno de estos materiales
más simples está presente en grandes cantidades,
pueden influir en la disponibilidad de nutrientes para las
plantas, como ser nitrógeno y hierro y pueden
además afectar en forma directa el crecimiento
vegetal.

DISTRIBUCIÓN DE LA MATERIA
ORGÁNICA EN EL SUELO

En primer lugar, la materia orgánica
se concentra mayormente en los primeros centímetros del
suelo y disminuye drásticamente con la profundidad, esto
debido a que la mayor parte de los restos orgánicos solo
son depositados en la superficie del suelo.

Existen factores que determinan la
distribución de la MO en el perfil del suelo:

  • A) Tipo de
    vegetación:
    Las raíces de las
    gramíneas son fuente importante de MO la cual se
    concentra en la horizonte "O", mientras que en suelos
    boscosos, la mayor fuente de materia son las hojas y restos
    de tallos que se concentran en el horizonte "O", las
    raíces no son buena fuente de MO ya que éstas
    perduran por varios años a diferencia de las
    raíces de las gramíneas.

  • B) El drenaje: suelos con
    alto contenido de humedad y poca aireación tienen
    mayor concentración de MO debido a que en ausencia de
    oxígeno la mineralización de ésta es
    reducida.

  • C) Condiciones
    climáticas:
    climas secos y con altas temperaturas
    reducen el crecimiento de las plantas y aceleración su
    descomposición, mientras que climas húmedos y
    con buena humedad retardan la mineralización de la
    materia orgánica, conservando su contenido en el
    suelo.

  • D) La topografía:
    también es importante en la distribución de la
    MO En suelos con pendiente elevada, la escorrentía de
    las aguas causa erosión del suelo, arrastrando la
    materia orgánica de la superficie y
    distribuyéndola a otras partes del terreno.

  • E) Cambio de vegetación
    natural por vegetación de cultivo:
    cuando un suelo
    es virgen, toda su vegetación es incorporada
    nuevamente al suelo, pero en caso de que se elimine esa
    vegetación del terreno para cultivar, ésta
    última no regresa en su totalidad al suelo sino que es
    consumida por el hombre. Esta situación provoca una
    disminución del contenido de materia
    orgánica.

INFLUENCIA DE LA
MATERIA ORGÁNICA SOBRE ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS
SUELOS

  • a. Mejora la agregación y
    estabilidad de los agregados del suelo reduciendo la
    susceptibilidad a la escorrentía y
    erosión.

  • b. Aumenta la capacidad de
    retención de humedad de los suelos, particularmente en
    aquellos de textura arenosa.

  • c. Tiene influencia sobre el color
    de los suelos, estando generalmente asociados los colores
    oscuros con mayor contenido de materia
    orgánica.

  • d. Es responsable en un alto
    porcentaje de la Capacidad de Intercambio Catiónico
    (CIC), especialmente en los suelos ácidos tropicales.
    La reducción en el contenido de materia
    orgánica en el suelo, generalmente causa una
    disminución en su CIC.

  • e. En la mineralización de
    la materia orgánica se liberan cantidades apreciables
    de nitrógeno, azufre, fósforo y algunos
    micronutrientes esenciales para el crecimiento y
    producción de las plantas. Esta liberación es
    relativamente lenta y evita fuertes pérdidas de
    nutrimentos por lavado como ocurre con los fertilizantes
    comerciales de alta solubilidad.

  • f. Algunos óxidos amorfos
    en el suelo pueden formar complejos con la materia
    orgánica disminuyendo la fijación del
    fósforo hacia formas no aprovechables por las
    plantas.

CONCLUSIÓN

La materia orgánica si bien no
supone una fuente mera e inmediata de nutrimentos, es de suma
importancia para una buena conformación del suelo. La
materia orgánica en los suelos está compuesta de
restos orgánicos de origen vegetal y animal que, por
acción de las bacterias, hongos, protozoos y actinomicetos
presentes en el suelo, es transformada, en parte, en una
sustancia coloidal de coloración oscura conformada por
moléculas o polímeros de elevado peso molecular y
de resistencia a degradación que le confiere a los suelos
buenas características. El segundo producto de la
acción de los microorganismos son los macro y
micronutrientes derivados de los compuestos orgánicos que
luego son mineralizados. Este proceso de mineralización es
lento y por lo tanto representa solo una reserva de nutrimentos
para las plantas a largo plazo.

La importancia de la materia
orgánica en cuanto a fertilidad de los suelos radica en
que la presencia de ésta en el suelo mejora las
propiedades físicas del mismo, como disminución de
la densidad aparente de suelos muy compactos, mejora de la
conductividad hidráulica, una mejor segregación de
los agregados del suelo. Las mejoras químicas que aportan
la MO a los suelos es el aumento de la capacidad de intercambio
catiónico (CIC), buena disponibilidad de los macro y
micronutrientes a largo plazo; aunque también significa un
aumento de la conductividad eléctrica (salinidad) del
suelo. La materia orgánica, en el plano práctico,
es desplazada a segundo lugar debido a que no significa un aporte
masivo e inmediato de nutrientes. Generalmente en la
práctica en tema de fertilidad y manejo del suelo se
prefiere la fertilización química y el uso de
maquinaria agrícola por su rapidez y bajo costo,
además de que en grandes extensiones de terreno la
aplicación de fertilizantes es una tarea fácil
usando maquinaria agrícola, dejando los abonos
orgánicos a las pequeñas parcelas.

REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS

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    Descomposición de la Materia Orgánica
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  • Soil Survey Laboratory [SSL] (1995).
    Information manual. Soil Survey Investigations Nº
    45. Version 1.0
    . E.E.U.U. United States Department
    of Agriculture (USDA).

 

 

Autor:

Javier Alfonso Molina Ceballos

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