Changes in soil organic matter under different land management in misiones province (Argentina) Mudanças na matéria orgânica edafica sob diferentes manejos de solo na província de misiones (Argentina)

• Main Authors: Gabriel Agustín Piccolo, Adrián Enrique Andriulo, Bruno Mary
• Format: Article
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2008-01-01
• Series: Scientia Agricola
• Subjects: Ilex paraguaiensis; Pennisetum purpureum; abundância natural em 13C; carbono do solo; modelização; natural 13C abundance; soil carbon; modelling
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-90162008000300009

Highly weathered tropical soils rapidly loose soil organic matter (SOM) and may be affected by water erosion and soil compaction after deforestation and intensive cultivation. With the main objective to estimate the SOM balances in a subtropical soil we determined the dynamics of SOM in a degraded yerba mate (Ilex paraguaiensis Saint Hil.) plantation introduced after deforestation and with elephant grass (Pennisetum purpureum L.) as a cover crop. The study site was in Misiones, Argentina, and we use the natural 13C abundance methodology and a descriptive model. The study was conducted on three contiguous 50 x 100 m plots of a typic Kandihumult soil with: (i) native forest, (ii) 50 years of continuous yerba mate monoculture with intensive tillage, and (iii) yerba mate associated with elephant grass as a cover crop and no tillage. We determined bulk density, carbon (C), nitrogen (N) and 13C content of the soil (0 - 0.05, 0.05 - 0.15 m layers) and the grass biomass. Yerba mate monoculture reduced soil C and N content as well as porosity at 0 - 0.15 m depth by 43 and 23%, respectively, as compared to the native forest. After ten years of yerba mate - elephant grass association soil C and N contents at the same depth increased by 19 and 12%, respectively, compared to the yerba mate monoculture, while soil porosity remained similar. Total C input,13C, and soil organic C were incorporated into a three compartment model to evaluate elephant grass C dynamics. Through the natural 13C abundance methodology we tracked the elephant grass C incorporation and the "old" soil C loss, and determined the model parameters - humification (k1) and mineralization (k) coefficients and stable C (Cs)- unambiguously. The high k1 and k predicted by the model are probably explained by elephant grass root system incorporation under no tillage and humid subtropical climate, respectively. In soil under yerba mate monoculture, Cs was counted as 91% of the total soil organic C.<br>Os solos altamente intemperizados dos trópicos perdem rapidamente matéria orgânica do solo (SOM)&#160;e podem ser afetados pela erosão hídrica&#160;e compactação depois de seu deflorestamento e agricultura contínua.&#160;O objetivo foi determinar a dinâmica da matéria orgânica do solo com capim-elefante (Pennisetum purpureum L.) em um Kandihumult da província de Misiones (Argentina) após desmatamento e cultivo contínuo de erva-mate (Ilex paraguaiensis Saint Hil.), utilizando a metodologia da abundância natural em carbono 13 (13C) e um modelo descritivo. O estudo foi conduzido em três parcelas contíguas de 50 x 100 m. As situações comparadas foram: (a) floresta nativa, e (b) local com 50 anos de monocultivo intensivo de erva- mate, e (c) erva-mate associada com capim-elefante como cultivo de cobertura sob plantio direto. Determinaram-se os conteúdos de carbono (C), de nitrogênio (N) e de 13C e a densidade aparente do solo (camadas 0 - 0,05 e 0.05 - 0,15 m) e a biomassa da gramínea. Depois de 50 anos de monocultivo de erva-mate, os conteúdos de C e N e a porosidade da camada 0 - 0,15 m da floresta nativa diminuíram em 42, 47 e 23%, respectivamente. Depois de 10 anos de associação erva-mate - capim-elefante, os conteúdos de C e N do solo e na mesma profundidade aumentaram em relação ao monocultivo de erva-mate em 19 e 12%, respectivamente, mas a porosidade não foi modificada. O aporte de C, o 13C e o C orgânico total do solo foram incorporados em um modelo de três compartimentos para avaliar a dinâmica do C proveniente do capim-elefante. A metodologia da abundância natural em 13C permitiu traçar a incorporação do C proveniente do capim-elefante e a perda do C "velho" no solo, e determinar sem ambigüidade os parâmetros do modelo: coeficiente de humificação (k1), coeficiente de mineralização da fração ativa de C (k) e o C estável (Cs). Os altos valores de k1 e k preditos pelo modelo foram atribuídos à alta contribuição do sistema radicular do capim-elefante sob plantio direto e ao clima subtropical úmido, respectivamente. No solo sob monocultivo de erva-mate, Cs representou 91% do C orgânico total do solo.