Harvest residue recycling rather than slash-burning results in the enhancement of soil fertility and bacterial community stability in Eucalyptus plantations

  • Z. Wang
  • Z. Zhao
  • H. Wang
  • Q. Wu
  • Q. Ke
  • L. Zhu
  • L. Wu
  • L. Chen
2024 - Science of The Total Environment
Palavras-chave: Montagem da comunidade, composição da comunidade microbiana, restauração ecológica microbiana, queimada versus não queimada, fertilidade do solo
Termos de indexação: Resíduos florestais, ciclagem de nutrientes, saúde do solo, estabilidade do solo, impacto ambiental
 

Resumo

O desmatamento e a combustão de resíduos florestais (coivara) têm impactos adversos substanciais sobre a atmosfera, o solo e os microrganismos. Apesar dessa constatação, muitos indivíduos persistem em optar pelo plantio de eucalipto de alta intensidade com o uso da queima, em busca de lucros imediatos, desconsiderando a importância ambiental e destruindo o solo. A agricultura sem queima pode salvaguardar efetivamente o ambiente ecológico, mas, em comparação com a queima, ainda há uma compreensão limitada de seus mecanismos de regulação sobre a fertilidade do solo e a comunidade microbiana. Além disso, persiste grande incerteza quanto à utilização dos resíduos da colheita. É crucial Investigar profundamente essas questões sob várias perspectivas – que abrangem as características físicas do solo, a disponibilidade de nutrientes, a estrutura e a estabilidade da comunidade bacteriana –. Para explorar as vantagens ecológicas das técnicas sem queima sobre os microrganismos e seus ecossistemas associados, utilizamos duas técnicas de plantio sem queima: Espalhamento (cobertura natural e uniforme do solo após o corte) e Empilhamento (resíduos dispostos ao longo das curvas de nível), além do método tradicional com queima, em uma plantação de eucalipto. Foi realizada uma análise comparativa entre os dois métodos. Observamos que, ao longo de 4 anos, apesar da aplicação inicial de fertilizante ter sido menor nos tratamentos sem queima em comparação com o tratamento com queima durante os primeiros 2 anos, o tratamento sem queima gradualmente se equiparou ou até superou, atingindo níveis de nutrientes semelhantes aos do tratamento com queima. Alphaproteobacteria foi o principal filo que indicou a diferença nas comunidades bacterianas do solo entre os tratamentos com e sem queima. As redes microbianas também destacaram a importância do método sem queima, pois ele contribuiu para a preservação de nós críticos da rede e para a estabilidade das comunidades bacterianas do solo. Portanto, a utilização racional dos resíduos da colheita pode evitar os vastos danos causados pela queima às árvores de eucalipto e ao ambiente do solo, além de aumentar o potencial de restauração da fertilidade do solo, melhorar a eficiência da utilização de fertilizantes e manter a estabilidade da comunidade microbiana ao longo do tempo.

 

Abstract

Deforestation and slash combustion have substantial adverse impacts on the atmosphere, soil and microbe. Despite this awareness, numerous individuals persist in opting for high-intensity Eucalyptus planting through slash-burning in pursuit of immediate profits while disregarding the environmental significance and destroying the soil. Slash-unburnt agriculture can effectively safeguard the ecological environment, and compared with slash-burning, there remains a limited understanding of its regulatory mechanisms on soil fertility and microbial community. Also, large uncertainty persists regarding the utilization of harvest residues. Thoroughly investigating these questions from various perspectives encompassing physical soil characteristics, nutrient availability, bacterial community structures, and stability is crucial. To explore the ecological advantages of slash-unburnt techniques on microorganisms and their associated ecosystems, we used two slash-unburnt (Unburnt) planting techniques: Spread (naturally and evenly covering the forest floor after logging) and Stack (residues are piled along contour lines) as well as the traditional slash Burnt method (Burnt) in a Eucalyptus plantation. A comparative analysis was conducted between the two methods. We observed that over a span of 4 years, despite the initial lower application of fertilizer in the Unburnt treatments compared with the Burnt treatment during the first 2 years, the Unburnt treatment gradually caught up or even surpassed and attained similar nutrient levels as the Burnt treatment. Alphaproteobacteria was the main phyla that indicated the difference in soil bacterial communities between Burnt and Unburnt treatments. The microbial networks also highlighted the significance of the Unburnt method, as it contributed to the preservation of crucial network nodes and the stability of soil bacterial communities. Therefore, rational utilization of harvest residue may effectively avoid the vast damage caused by slash-burning to Eucalyptus trees and the soil environment but may also increase the potential for restoring soil fertility, improving fertilizer utilization efficiency, and maintaining microbial community stability over time.

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