Crop intensification influences water infiltration and microbial activity in agricultural soils from the southeast of the Argentinean Pampas

Abstract

La escasa diversificación de cultivos en zonas muy productivas ha disminuido la calidad del suelo, impactando en el movimiento de agua del perfil de suelo y, consecuentemente, en la producción de cultivos. Por ello, la intensificación de cultivos (aumento del número/variedad de cultivos a lo largo del año) es una estrategia a considerar. Nuestro objetivo fue evaluar si la intensificación de cultivos impacta en la infiltración inicial del agua en las capas superficiales del perfil de suelo y en la actividad/ abundancia de microorganismos edáficos que participan en el recambio de carbono orgánico total (TOC) y de fósforo (P). En un experimento de larga duración establecido en el sudeste de la Pampa argentina se evaluaron tres regímenes: sin intensificación (monocultivo de soja), intensificados (cultivo de cobertura: CC [avena]/soja) y rotación (CC [avena]/soja-maíz-trigo). El suelo bajo monocultivo exhibió mayor sortividad y menor TOC que los suelos bajo CC y rotación, sugiriendo una mayor tasa inicial de entrada de agua en el perfil y una potencial ruptura de los agregados. El suelo bajo rotación presentó una tasa de infiltración más alta, lo que garantizaría un mayor ingreso de agua en el perfil. Los suelos bajo intensificación mostraron mayor contenido de glomalina total y colonización de raíces por hongos micorrícicos arbusculares (AMF), que favorecen la nutrición y el crecimiento vegetal y la estabilidad de agregados del suelo. La abundancia de Trichoderma y su capacidad solubilizadora de P fueron mayores en rotación, lo que habría favorecido la actividad de los AMF. Suelos bajo rotación presentaron una correlación positiva entre sortividad y glomalina. Nuestros resultados sugieren que la intensificación de cultivos favorecería el almacenaje de agua en el suelo, manteniendo la estructura del horizonte superficial, en comparación con suelos bajo monocultivo, probablemente por una mayor actividad microbiológica y contenido de TOC.

Proposed model of the possible contributions of beneficial microorganisms (AMF, Trichoderma, PSB and TMB), their activity (LH-AMF, T-GRSP, P solubilization) and organic compounds (TOC) modulating the initial stages of water infiltration (Sp) and fertility in the root-associated soil of the upper-horizon. Brightly colored plant: representation of the soybean crop. Plants in color with transparency: representation of crops that can be incorporated in crop intensification systems. AMF: Arbuscular mycorrhizal fungi. PSB: Phosphorus solubilizing bacteria. TMB: Total mesophilic bacteria. LH-AMF: AMF external hyphal length. T-GRSP: Total glomalin-related soil proteins. TOC: Organic carbon total. Sp: Sorptivity. Scheme created with BioRender.com. Photos: F. Covacevich and G. A. Fernández-Gnecco.Figura 6. Modelo propuesto de las posibles contribuciones de microorganismos benéficos (AMF, Trichoderma, PSB y TMB), su actividad (LH-AMF, T-GRSP, solubilización de P) y compuestos orgánicos (TOC) modulando las etapas iniciales de infiltración de agua (Sp) y fertilidad del suelo del horizonte superior asociado a las raíces. Planta en colores vivos: representación del cultivo de soja. Plantas en color con transparencia: representación de cultivos que pueden ser incorporados en sistemas de intensificación de cultivos. AMF: Hongos micorrícicos arbusculares. PSB: Bacterias solubilizadoras de fósforo. TMB: Bacterias mesófilas totales. LH-AMF: Longitud de hifas externas de AMF. T-GRSP: Proteínas del suelo totales relacionadas con la glomalina. TOC: Carbono orgánico total. Sp: Sortividad. Esquema creado con BioRender.com. Fotos: F. Covacevich y G. A. Fernández-Gnecco.