Visión multivariada sobre la dinámica de la materia orgánica del suelo en tierras de cultivo subárticas abandonadas mediante el enfoque de cronosecuencia
Autores: Nizamutdinov, Timur; Yang, Sizhong; Wu, Xiaodong; Gurzhiy, Vladislav; Abakumov, Evgeny
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Visión multivariada sobre la dinámica de la materia orgánica del suelo en tierras de cultivo subárticas abandonadas mediante el enfoque de cronosecuencia
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Abandono de tierras agrícolas
Regiones subárticas
Materia orgánica del suelo
Cambios post-agrícolas
Fertilización
Ciclos de congelación y descongelación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 43
Citaciones: Sin citaciones
El abandono de tierras agrícolas es un fenómeno generalizado que se encuentra en muchas regiones del mundo. Hay muchos estudios sobre los cambios post-agrícolas en regiones templadas, áridas, semiáridas, etc., pero los estudios de tales suelos en condiciones boreales o árticas son raros. Nuestro estudio tiene como objetivo llenar los vacíos en la investigación sobre los procesos de transformación del suelo post-agrícola, con un enfoque en las duras condiciones climáticas de las regiones árticas y subárticas. Los parámetros de la materia orgánica del suelo (SOM) se reflejan en gran medida en la calidad del suelo, y este estudio investiga la dinámica de las propiedades de SOM en suelos agrícolas subárticos en proceso de transformación post-agrígena y fertilización a largo plazo. Usando un enfoque de cronosecuencia (0-25 años de abandono) y un sitio de referencia con más de 90 años de fertilización, realizamos análisis elemental (CHN-O), espectroscopia de C NMR de estado sólido de SOM, PXRD de suelo y material parental, y análisis estadístico multivariado para identificar las conexiones entre la composición de SOM y otras propiedades del suelo. Los resultados revelaron aumentos transitorios en el carbono orgánico del suelo (SOC) durante el abandono temprano (5-10 años; 3.75-4.03%), seguidos de disminuciones significativas después de 25 años (2.15-2.27%), impulsadas por la mineralización en suelos dominados por cuarzo que carecen de minerales reactivos para la estabilización orgánico-mineral. El sitio de referencia (la Estación Agrícola de Yamal) mantuvo un SOC estable (3.58-3.83%) a través de aportes orgánicos a largo plazo, compensando la escasa protección mineralógica. La espectroscopia de C NMR resaltó cambios de C alquílico lábil (40.88% en campos activos) a C O-alquílico oxidado (21.6% en el abandono tardío) y C arílico derivado de lignina (15.88% en el abandono medio), reflejando procesos microbianos y humificación. Los ciclos de congelación y descongelación y la mineralogía dominante de cuarzo exacerbaron la vulnerabilidad de SOM, mientras que la fertilización mantuvo el C alquílico (39.61%) y equilibró las relaciones C:N (19-20). El Análisis de Componentes Principales vinculó la pérdida de SOC con la disminución de la retención de nutrientes y mostró que SOM depende de la oclusión física y la recalcitrancia bioquímica, ambas vulnerables a los ciclos de congelación y descongelación subárticos que interrumpen los agregados. Estos hallazgos subrayan la fragilidad de SOM en los agroecosistemas subárticos, enfatizando la necesidad de enmiendas orgánicas para contrarrestar las limitaciones de la pobre composición mineralógica y el estrés climático.
Descripción
El abandono de tierras agrícolas es un fenómeno generalizado que se encuentra en muchas regiones del mundo. Hay muchos estudios sobre los cambios post-agrícolas en regiones templadas, áridas, semiáridas, etc., pero los estudios de tales suelos en condiciones boreales o árticas son raros. Nuestro estudio tiene como objetivo llenar los vacíos en la investigación sobre los procesos de transformación del suelo post-agrícola, con un enfoque en las duras condiciones climáticas de las regiones árticas y subárticas. Los parámetros de la materia orgánica del suelo (SOM) se reflejan en gran medida en la calidad del suelo, y este estudio investiga la dinámica de las propiedades de SOM en suelos agrícolas subárticos en proceso de transformación post-agrígena y fertilización a largo plazo. Usando un enfoque de cronosecuencia (0-25 años de abandono) y un sitio de referencia con más de 90 años de fertilización, realizamos análisis elemental (CHN-O), espectroscopia de C NMR de estado sólido de SOM, PXRD de suelo y material parental, y análisis estadístico multivariado para identificar las conexiones entre la composición de SOM y otras propiedades del suelo. Los resultados revelaron aumentos transitorios en el carbono orgánico del suelo (SOC) durante el abandono temprano (5-10 años; 3.75-4.03%), seguidos de disminuciones significativas después de 25 años (2.15-2.27%), impulsadas por la mineralización en suelos dominados por cuarzo que carecen de minerales reactivos para la estabilización orgánico-mineral. El sitio de referencia (la Estación Agrícola de Yamal) mantuvo un SOC estable (3.58-3.83%) a través de aportes orgánicos a largo plazo, compensando la escasa protección mineralógica. La espectroscopia de C NMR resaltó cambios de C alquílico lábil (40.88% en campos activos) a C O-alquílico oxidado (21.6% en el abandono tardío) y C arílico derivado de lignina (15.88% en el abandono medio), reflejando procesos microbianos y humificación. Los ciclos de congelación y descongelación y la mineralogía dominante de cuarzo exacerbaron la vulnerabilidad de SOM, mientras que la fertilización mantuvo el C alquílico (39.61%) y equilibró las relaciones C:N (19-20). El Análisis de Componentes Principales vinculó la pérdida de SOC con la disminución de la retención de nutrientes y mostró que SOM depende de la oclusión física y la recalcitrancia bioquímica, ambas vulnerables a los ciclos de congelación y descongelación subárticos que interrumpen los agregados. Estos hallazgos subrayan la fragilidad de SOM en los agroecosistemas subárticos, enfatizando la necesidad de enmiendas orgánicas para contrarrestar las limitaciones de la pobre composición mineralógica y el estrés climático.