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Organic Matter Turnover in Light Fraction and Whole Soil Under Silvopastoral Land Use in Semiarid Northeast Brazil

2008; Elsevier BV; Volume: 61; Issue: 3 Linguagem: Espanhol

10.2111/07-038.1

1551-5028

Barbara Wick, H. Tiessen,

Rangeland Management and Livestock Ecology

Trees in silvopastoral systems can accumulate carbon (C) and nutrients under their canopies. Most studies measure only net changes in organic matter and nutrients without evaluating turnover of soil organic matter. Here, the change in vegetation cover from caatinga, a semideciduous thorn forest (principally C3 metabolism) to buffel grass (Cenchrus ciliaris L.) pasture (C4 metabolism) was used to quantify in situ input and turnover rates of organic carbon 14 yr after land-use changes. The accretion of C under new pasture and loss of original caatinga C was studied for whole soil (WS) and light fraction (LF). The effects of two tree species preserved during selective clearing and one species planted after complete clearing of caatinga were evaluated. All trees prevented organic matter mineralization that occurred in surrounding cleared pasture. The C mineralization under pasture was twice as high (66% loss) in LF as in WS (34% loss) over 14 yr. The C4–C was similar under and outside the remnant and planted tree canopies, i.e., the input of new C4–C did not compensate for the loss of old C3–C that occurred following caatinga clearing and pasture establishment. The organic matter in this tropical, semiarid region mineralized rapidly with C half lives between 9 and 16 yr for LF and between 11 and 28 yr for WS. The 13C data indicate that elevated C contents under preserved (WS and LF) and planted (LF) trees, relative to the pasture outside the tree canopies, largely represent C3–C inherited from the caatinga. In this silvopastoral system, derived from land-use changes from dry forest, the islands of fertility and organic matter under the trees were not built up and represent preserved, rather than new, C inputs. Los árboles en sistemas silvopastoriles pueden acumular carbono (C) y nutrientes debajo de sus doseles. Muchos estudios miden solo cambios netos en la materia orgánica y los nutrientes asociados sin evaluar la transformación actual de la materia orgánica del suelo. En este estudio el cambio en la cobertura vegetativa de la Caatinga, un bosque espinoso semideciduos (principalmente metabolismo C3), a una pastura (metabolismo C4) de grama buffel (Cenchrus ciliaris L.) fue usado para cuantificar in situ la tasa de entrada y la transformación de carbono orgánico catorce años después del cambio de uso de suelo. El incremento de C debajo de la nueva pastura y la pérdida de carbono original de la Caatinga fueron estudiados para el suelo entero (WS) y la fracción livianas (LF). Los efectos de dos especies de árboles conservados durante la poda selectiva de la Caatinga y unas especies plantadas después de completar la poda de la Caatinga fueron evaluados. Todos los árboles impidieron la mineralización de materia orgánica que ocurrió en los alrededores de la pastura podada. La mineralización de C debajo de la pastura fue dos veces tan alta (66% pérdida) en el LF que en el WS (34% pérdida) através de los 14 años. El C4–C fue similar debajo y fuera de los doseles de los árboles remanentes y plantados, i.e., la entrada de nuevo C4–C no compenso la perdida de viejo C3–C que había ocurrido luego de la poda de la Caatinga y el establecimiento de la pastura. La materia orgánica en esta región tropical semiárida se mineralizó muy rápidamente con medias vidas entre los 9 y 16 años para el LF, y entre 11 y 28 años para el WS. Los datos de 13C indica que los contenidos de C elevados debajo de los árboles preservados (WS y LF) y los árboles plantados (LF) relativo a la pastura fuera de los doseles de los árboles representa ampliamente el C3–C heredado de la Caatinga. En este sistema silvopastoril derivado de un cambio de uso de suelo de un bosque seco, las islas de fertilidad y materia orgánica debajo de los árboles no fueron edificaciones nuevas y representan establecimientos preservados más que nuevas entradas de C.