Soil organic carbon and total nitrogen in a Leucaena leucocephala silvopastoral system in the Chaco region, Argentina

Abstract

The introduction of leucaena (Leucaena leucocephala) in silvopastoral systems increases animal production and improves soil fertility. However, there is limited information on the dynamics of carbon and nitrogen in these systems over the long-term periods and soil profile. This study compared the concentrations and vertical distribution of organic carbon (OC) and total nitrogen (TN), and its fractions (particulate and associated forms) in the soil profile (0-100 cm), with and without leucaena, 10 years after its establishment in a tropical pasture (Urochloa brizantha-Chloris gayana). Leucaena increased OC by 73% in the deeper horizon (50-100 cm), particularly in its stable form. It also increased TN by 12% in the surface layer (0-20 cm) and by 21% in the deeper horizon. These increases in OC and TN with leucaena can be associated to root biomass allocation deeper into the soil profile, increased N inputs from leaf deposition, animal manure and urine, and nodule N-fixation. Despite the rise in TN in the surface soil, OC decreased in this layer, which is linked to the low grass cover, a result of high grazing pressure aimed at controlling leucaena hedgerow height. Under proper grazing management, leucaena has the potential to improve soil fertility and nitrogen availability for companion grasses, and may also serve as a greenhouse gas mitigation strategy.

La introducción de leucaena (Leucaena leucocephala) en sistemas silvopastoriles aumenta la producción animal y mejora la fertilidad del suelo. Sin embargo, hay poca información sobre la dinámica del carbono y nitrógeno en estos sistemas a largo plazo. Este estudio comparó las concentraciones y distribución del carbono orgánico (CO) y nitrógeno total (NT), y sus fracciones (formas particuladas y asociadas) en el suelo (0-100 cm), con y sin leucaena, 10 años después de su implantación en una pastura megatérmica (Urochloa brizantha-Chloris gayana). Leucaena incrementó el CO, particularmente la forma estable (CO asociado), en un 73% en el horizonte más profundo (50-100 cm). También aumentó el NT en un 12% en la capa superficial (0-20 cm) y en un 21% en el horizonte más profundo. Estos incrementos con leucaena en CO y TN pueden estar asociados a las raíces profundas de leucaena, los aportes adicionales de N por deposición de hojas, por reciclado de nódulos provenientes de la fijación de N y por excretas animales. A pesar del incremento del NT en la superficie, el CO disminuyó en este perfil, lo que se atribuye a la baja cobertura de pasto, consecuencia de una alta presión de pastoreo para controlar la altura de las plantas de leucaena. Bajo un manejo adecuado, leucaena puede mejorar la fertilidad del suelo y la disponibilidad de nitrógeno, además de servir como estrategia de mitigación de gases de efecto invernadero.