La frecuencia reducida de precipitación disminuye la estabilidad del pool de carbono orgánico del suelo al alterar las comunidades microbianas en pastizales degradados
Autores: Chen, Junda; Gao, Yifan; Zeng, Yizhu; Huang, Muping; Yang, Xuechen; Ochoa-Hueso, Raúl; Sun, Wei; Yang, Tianxue
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
La frecuencia reducida de precipitación disminuye la estabilidad del pool de carbono orgánico del suelo al alterar las comunidades microbianas en pastizales degradados
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Disminución de la frecuencia de precipitación
Estructura de la comunidad microbiana del suelo
Actividad enzimática
Estequiometría de la biomasa microbiana
Reserva de carbono orgánico del suelo
Pastizales degradados
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La frecuencia decreciente de precipitaciones (FDP) tiene el potencial de alterar la estructura de la comunidad microbiana del suelo, la actividad enzimática y la estequiometría de la biomasa microbiana en los ecosistemas de pastizales. Los pastizales han sufrido degradación, a menudo impulsada por actividades antropogénicas como el sobrepastoreo, lo que intensifica aún más su sensibilidad a cambios ambientales como la alteración de la precipitación. Los cambios en las comunidades microbianas del suelo pueden impactar a su vez en el pool de carbono orgánico del suelo (PCOS) y su estabilidad, particularmente en pastizales degradados moldeados por prácticas agrícolas. Aquí evaluamos cómo la FDP afecta diferentes tipos de pools de carbono del suelo, la estructura de la comunidad microbiana del suelo, la estequiometría de la biomasa microbiana y la actividad potencial de exoenzimas relacionadas con la adquisición de nutrientes microbianos en tres pastizales de estepa que representan un gradiente de degradación (de ligera a moderada a severa degradación). También desarrollamos un modelo sistemático que vincula la estequiometría microbiana, la estructura de la comunidad, la actividad enzimática y el PCOS y su estabilidad. Nuestros resultados mostraron que la FDP redujo significativamente el pool total de carbono del suelo (PTCS), el PCOS y el pool de carbono orgánico disuelto (PCOD) en todos los pastizales degradados, mientras aumentaba la relación PCOD/PCOS en los pastizales con degradación leve a moderada, lo que indica una menor estabilidad del PCOS. La disminución de la frecuencia de precipitaciones redujo la biomasa microbiana en pastizales con degradación leve a moderada, pero tuvo el efecto opuesto en pastizales con degradación severa. Además, los efectos promotores de la FDP en la relación hongos/bacterias y la actividad de beta-1,4-xilosidasa disminuyeron con el aumento de la degradación del pastizal. La relación hongos/bacterias, la relación carbono/nitrógeno de la biomasa microbiana y la actividad de beta-1,4-xilosidasa fueron identificados como los principales predictores para el PCOS y su estabilidad. En pastizales ligeramente y moderadamente degradados, la disminución del contenido de agua del suelo (CAS) y el aumento de la variación de la humedad del suelo inducidos por una menor frecuencia de precipitaciones promovieron la actividad de beta-1,4-xilosidasa al disminuir la relación carbono/nitrógeno de la biomasa microbiana. La menor estabilidad del PCOS en pastizales degradados bajo una frecuencia de precipitaciones alterada resalta los desafíos planteados por el cambio climático en cuanto a la captura de carbono en estos ecosistemas frágiles. Nuestros resultados también destacan la importancia de un manejo del agua dirigido para la captura de carbono en el suelo en la agricultura y la ganadería, lo cual podría lograrse alterando la actividad y estequiometría microbianas del suelo. Por ejemplo, la fertilización aumenta la disponibilidad de nutrientes, mejora el crecimiento microbiano y cambia las relaciones C/N/P, promoviendo la asignación de carbono a la biomasa sobre la respiración y así mejorando la retención de carbono en el suelo.
Descripción
La frecuencia decreciente de precipitaciones (FDP) tiene el potencial de alterar la estructura de la comunidad microbiana del suelo, la actividad enzimática y la estequiometría de la biomasa microbiana en los ecosistemas de pastizales. Los pastizales han sufrido degradación, a menudo impulsada por actividades antropogénicas como el sobrepastoreo, lo que intensifica aún más su sensibilidad a cambios ambientales como la alteración de la precipitación. Los cambios en las comunidades microbianas del suelo pueden impactar a su vez en el pool de carbono orgánico del suelo (PCOS) y su estabilidad, particularmente en pastizales degradados moldeados por prácticas agrícolas. Aquí evaluamos cómo la FDP afecta diferentes tipos de pools de carbono del suelo, la estructura de la comunidad microbiana del suelo, la estequiometría de la biomasa microbiana y la actividad potencial de exoenzimas relacionadas con la adquisición de nutrientes microbianos en tres pastizales de estepa que representan un gradiente de degradación (de ligera a moderada a severa degradación). También desarrollamos un modelo sistemático que vincula la estequiometría microbiana, la estructura de la comunidad, la actividad enzimática y el PCOS y su estabilidad. Nuestros resultados mostraron que la FDP redujo significativamente el pool total de carbono del suelo (PTCS), el PCOS y el pool de carbono orgánico disuelto (PCOD) en todos los pastizales degradados, mientras aumentaba la relación PCOD/PCOS en los pastizales con degradación leve a moderada, lo que indica una menor estabilidad del PCOS. La disminución de la frecuencia de precipitaciones redujo la biomasa microbiana en pastizales con degradación leve a moderada, pero tuvo el efecto opuesto en pastizales con degradación severa. Además, los efectos promotores de la FDP en la relación hongos/bacterias y la actividad de beta-1,4-xilosidasa disminuyeron con el aumento de la degradación del pastizal. La relación hongos/bacterias, la relación carbono/nitrógeno de la biomasa microbiana y la actividad de beta-1,4-xilosidasa fueron identificados como los principales predictores para el PCOS y su estabilidad. En pastizales ligeramente y moderadamente degradados, la disminución del contenido de agua del suelo (CAS) y el aumento de la variación de la humedad del suelo inducidos por una menor frecuencia de precipitaciones promovieron la actividad de beta-1,4-xilosidasa al disminuir la relación carbono/nitrógeno de la biomasa microbiana. La menor estabilidad del PCOS en pastizales degradados bajo una frecuencia de precipitaciones alterada resalta los desafíos planteados por el cambio climático en cuanto a la captura de carbono en estos ecosistemas frágiles. Nuestros resultados también destacan la importancia de un manejo del agua dirigido para la captura de carbono en el suelo en la agricultura y la ganadería, lo cual podría lograrse alterando la actividad y estequiometría microbianas del suelo. Por ejemplo, la fertilización aumenta la disponibilidad de nutrientes, mejora el crecimiento microbiano y cambia las relaciones C/N/P, promoviendo la asignación de carbono a la biomasa sobre la respiración y así mejorando la retención de carbono en el suelo.