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Carbon Storage in Cropland Soils: Insights from Iowa, United States

Resumo

A restauração da matéria orgânica do solo (MOS, medida pelo carbono orgânico do solo (COS)) nos solos agrícolas do mundo é fundamental para sustentar a produção agrícola e restaurar outros serviços ecossistêmicos. Compilamos estudos de longo prazo sobre o efeito das práticas de manejo no COS de Iowa, EUA — uma região agrícola com dados de solo de qualidade relativamente alta — para destacar as limitações na detecção de mudanças no COS e informar as pesquisas necessárias para melhorar a medição e o manejo do COS. Descobrimos que o plantio direto e o plantio sem lavoura aumentaram o COS em 0,25–0,43 Mg C ha⁻¹ ano⁻¹ em comparação com perdas de 0,24 a 0,46 Mg C ha⁻¹ ano⁻¹ com métodos de lavoura mais intensivos. A conversão de terras agrícolas em pastagens perenes aumentou o COS em 0,21–0,74 Mg C ha⁻¹ ano⁻¹. No entanto, diversificar as rotações de culturas com rotações prolongadas e complementar o fertilizante sintético com esterco animal teve efeitos altamente variáveis e inconsistentes no COS. A previsão aprimorada das mudanças no COS requer: o uso de métodos que possam identificar e separar múltiplas fontes de variabilidade; olhar além do COS total e buscar a coleta sistemática de dados sobre frações mais responsivas e funcionalmente relevantes; monitoramento do COS em todo o perfil; monitoramento do COS em estudos de longo prazo sobre o efeito de múltiplas práticas de conservação usadas em combinação; e colaboração mais profunda entre cientistas de solo de campo e modeladores.

Abstract

The restoration of soil organic matter (SOM, as measured by soil organic carbon (SOC)) within the world’s agricultural soils is imperative to sustaining crop production and restoring other ecosystem services. We compiled long-term studies on the effect of management practices on SOC from Iowa, USA—an agricultural region with relatively high-quality soil data—to highlight constraints on detecting changes in SOC and inform research needed to improve SOC measurement and management. We found that strip-tillage and no-tillage increased SOC by 0.25–0.43 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹ compared to losses of 0.24 to 0.46 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹ with more intensive tillage methods. The conversion of cropland to perennial grassland increased SOC by 0.21–0.74 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹. However, diversifying crop rotations with extended rotations, and supplementing synthetic fertilizer with animal manure, had highly variable and inconsistent effects on SOC. The improved prediction of changes in SOC requires: the use of methods that can identify and disentangle multiple sources of variability; looking beyond total SOC and toward systematic collection of data on more responsive and functionally relevant fractions; whole-profile SOC monitoring; monitoring SOC in long-term studies on the effect of multiple conservation practices used in combination; and deeper collaboration between field soil scientists and modelers.

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J. Jordahl
M. McDaniel
B. A. Miller
M. Thompson
S. Villarino
L. A. Schulte

2023 - Land

Palavras-chave:

Reserva de carbono orgânico do solo, manejo do solo, medição do COS, MOS, variabilidade, dimensionamento

Termos de indexação:

Plantio direto, fertilizantes orgânicos, sequestro de carbono, rotação de culturas, pastagens, esterco

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