Crop diversity improves carbon, nitrogen and soil biological functions in an agroecological system = Diversidad de cultivos mejora el carbono, nitrógeno y las funciones biológicas del suelo en un sistema agroecológico

Abstract

El manejo agroecológico está surgiendo como una alternativa prometedora al manejo agrícola actual, que se asocia con el deterioro de la calidad ambiental y la fertilidad del suelo. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar la conversión del manejo convencional al manejo agroecológico mediante el análisis de las propiedades químicas y microbiológicas del suelo. Este estudio se llevó a cabo en un campo de la Chacra Experimental Barrow del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) en Buenos Aires, Argentina, donde se evaluaron dos tratamientos: manejo agroecológico (AE) y convencional (CV). Se tomaron muestras de suelo de 0 a 10 cm de profundidad y se determinaron diversos parámetros químicos y microbiológicos del suelo. El manejo AE resultó en una aparente restauración de la fertilidad del suelo, con aumentos en el carbono orgánico del suelo (COS), nitrógeno total (NT) y pH del 21%, 16% y 3%, respectivamente. El manejo AE también condujo a un aumento en las actividades de enzimas involucradas en el ciclo del carbono: celobiohidrolasa (CBH) y β-glucosidasa (BG), ciclo del nitrógeno: N-acetil-b-glucosamina (NAG) y ciclo del azufre: arilsulfatasa (SUL), así como un aumento en el carbono de la biomasa microbiana, y en la diversidad y riqueza de la comunidad bacteriana (p<0,05). Las comunidades bacterianas y fúngicas difirieron entre los tratamientos (PERMANOVA, bacterias p<0,017 r2=0,1074; hongos p<0,001, r2=0,1973). Las comunidades bacterianas y fúngicas del manejo AE fueron las únicas que se correlacionaron positiva y significativamente con las propiedades medidas, confirmando su papel clave en estos sistemas. La comunidad bacteriana correlaciono con los parametros COS, NT, BG y SUL, mientras que la comunidad fungica correlacionó con COS y BG. Estos resultados reafirman la importancia de mejorar la biodiversidad aérea como subsuperficial para mantener o restaurar la fertilidad del suelo.

Agroecological management is emerging as a promising alternative to current agricultural management, which is associated with deterioration of environmental quality and soil fertility. Therefore, the aim of this study was to evaluate the conversion from conventional to agroecological management by analysing soil chemical and microbiological properties. This study was carried out in the Barrow Experimental Farm of the National Institute of Agricultural Technology (INTA), Buenos Aires, Argentina, where two treatments were evaluated: agroecological (AE) and conventional (CV) management. Samples were taken at 0 - 10 cm depth, and several soil chemical and microbiological parameters were determined. The AE management resulted in an apparent restoration of soil fertility, with increases in soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN) and pH of 21%, 16% and 3%, respectively. AE management also led to an increase in the activities of enzymes involved in the carbon cycle: cellobiohydrolase (CBH) and β-glucosidase (BG), nitrogen cycle: N-acetyl-b-glucosamine (NAG) and sulfur cycle: arylsulfatase (SUL), as well as an increase in the microbial biomass carbon and in the diversity and richness of the bacterial community (p<0.05). Bacterial and fungal communities differed between treatments (PERMANOVA, bacteria p<0.017 r2=0.1074; fungi p<0.001, r2=0.1973). The bacterial and fungal communities of the AE management were the only ones that correlated positively and significantly with the measured properties, confirming their key role in this system. The bacterial community correlated with the parameters SOC, TN, BG and SUL, while the fungal community correlated with SOC and BG. These results confirm the importance of improving above and belowground biodiversity to maintain or restore soil fertility.