Resilience of humification process to evaluate soil recovery in a semiarid agroecosystem of central Argentina

Abstract

Resilience has become a key concept in agricultural management for sustaining soil quality and preventing soil degradation. Land use is a factor that affects soil organic matter (SOM) concentration, distribution and dynamics. In consequence, several recovery practices have been proposed in order to maintain or enhance SOM contents in agroecosystems, such as zero soil disruption (no-till), farm enclosures and crop rotation. We evaluated the efficiency of recovery practices (after a 5-yr period) in reversing SOM losses in a Typic Haplustoll of the central semiarid region of Argentina. A comparative assessment of the resilience of SOM synthesis (humification process) was performed between the recently adopted restorative management and traditional systems (45 years of plow-tillage) using a native woodland as a baseline. In soil samples (0-20 cm), total SOM, its fractions (non-humic substances, humic substances, humic acids, and fulvic acids), and structure (humification index and polymerization index) were analyzed. Degradation rates, recovery rates and soil resilience classes were calculated. Results showed that in our semiarid environment, plowing has significantly affected the resilience of the humification parameters by high degradation rates, whereas the adoption of recovery practices did not reverse ongoing degradative processes. All the analyzed land uses were included in the same resilience class, suggesting that soils have established a new equilibrium (at low values) with high resistance in front of short-term changes. However, a small tendency of minor degradation rates in the farm enclosure site may indicate the beginning of recovery processes.

La resiliencia se ha convertido en un concepto clave en el manejo agrícola para mantener la calidad del suelo y prevenir procesos de degradación. Debido a que el uso de la tierra afecta el contenido, distribución y dinámica de la materia orgánica (SOM), diversas prácticas de recuperación como siembra directa, clausuras agrícolas y rotaciones de cultivos han sido propuestas para preservar o elevar el contenido de SOM en agroecosistemas. Nosotros evaluamos la eficiencia de prácticas de recuperación (tras un periodo de 5 años) para revertir las pérdidas de SOM en un Haplustol Típico de la región semiárida central de Argentina. Se realizó una evaluación comparativa entre el recientemente adoptado manejo de recuperación y 45 años de prácticas convencionales (labranza convencional). Un suelo de un bosque nativo fue utilizado como referencia. En las muestras de suelo (0-20 cm) se determinó el contenido total de SOM, sus fracciones (sustancias no húmicas, sustancias húmicas, ácidos húmicos y ácidos fúlvicos) y estructura (índice de humificación e índice de polimerización). Se calcularon tasas de degradación y recuperación y clases de resiliencia. Los resultados mostraron que en nuestro ambiente semiárido, sistemas bajo labranza convencional han afectado de manera significativa la resiliencia del proceso de humificación con altas tasas de degradación, mientras que la adopción de prácticas de recuperación no revirtió el curso del proceso de degradación de la SOM. La totalidad de las situaciones analizadas quedó incluida en una misma clase de resiliencia, lo que sugiere el establecimiento de nuevo equilibrio (a valores inferiores) con alta resistencia frente a cambios a corto plazo. Sin embargo, una tendencia a menores tasas de degradación en la clausura agrícola podría indicar el comienzo de procesos de recuperación.

A resiliência tornou-se um conceito-chave na gestão agrícola para garantir a qualidade do solo e evitar processos de degradação. Os efeitos do uso da terra afectam o teor, distribuição e dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS); em conseqüência, práticas de recuperação como plantio direto, pousio e rotação de culturas têm sido propostas para manter ou melhorar os teores da MOS. Neste estudo avaliamos a eficiência de práticas de recuperação (após 5 anos) para reverter as perdas da MOS num solo Haplustol Típico na região semi-árida central da Argentina. A avaliação comparativa foi realizada entre a recentemente adoptada gestão agrícola e 45 anos de práticas convencionais. Em amostras de solo (0-20 cm) analisou-se o teor total de MOS, suas frações (substâncias não humificadas, substâncias húmicas, ácidos húmicos e fúlvicos) e estrutura (índice de humificação e índice de polimerização). Calcularam-se igualmente ss taxas de degradação, taxas de recuperação e classe de resiliência. Os resultados mostraram que em ambiente semi- árido, os sistemas convencionais têm afetado de forma significativa a capacidade de resiliência do processo de humificação com altas taxas de degradação, enquanto que a adoção do práticas de recuperação não reverteu o curso da degradação da SOM. Todos os usos do solo analisados foram incluídos na mesma classe de resiliencia, o que sugere o estabelecimento de um novo equilíbrio (com valores baixos) com alta resistência de mudanças a curto prazo. No entanto, uma pequena tendência de menores taxas de degradação em pousio pode indicar o início dos processos de recuperação.