The acquisition of macro- and micronutrients is synergistic in species mixtures: example of mixed crucifer-legume cover crops
- A. Couëdel
- L. Alletto
- É. Justes
Resumo
As plantas de cobertura são frequentemente mencionadas como uma forma de reduzir as perdas de nutrientes durante o período de pousio. Consórcios de crucíferas e leguminosas têm se mostrado eficazes na absorção de nitrogênio (N) e enxofre (S), diminuindo as perdas por lixiviação, mas sua capacidade de absorver simultaneamente outros macro e micronutrientes permanece desconhecida. Nosso estudo avaliou o desempenho de uma ampla variedade de consórcios bispecíficos de crucíferas e leguminosas para promover a absorção sinérgica de múltiplos nutrientes, visando serviços ecossistêmicos de reciclagem de nutrientes. Cultivares de oito espécies de crucíferas e sete de leguminosas foram testadas como culturas de cobertura exclusivas e bispecíficas em um sítio experimental próximo a Toulouse, França. Sete macronutrientes (C, N, P, K, S, Ca e Mg) e seis micronutrientes (B, Cu, Mn, Zn, Fe e Na) foram quantificados em ambas as espécies. Os consórcios de crucíferas e leguminosas apresentaram absorção sinérgica de nutrientes por hectare em comparação com as culturas exclusivas para alguns nutrientes, por meio de processos de complementaridade de nicho e facilitação, e competição líquida para outros nutrientes. Os consórcios induziram: i) maiores concentrações de Mn e Fe em crucíferas e de Ca e B em leguminosas; e ii) menores concentrações de P, K, Ca e B em crucíferas e de Cu e Fe em leguminosas, indicando que as interações diferiram entre as misturas de espécies. No entanto, a absorção de nutrientes medida na parte aérea foi sempre maior nos consórcios do que nas culturas exclusivas (Razão Equivalente de Terra, RET ou Land Equivalent Ratio, LER > 1), demonstrando a compatibilidade e a complementaridade dos consórcios de crucíferas e leguminosas na provisão de serviços ecossistêmicos relacionados à captura de múltiplos nutrientes e à reciclagem. Apesar das interações positivas gerais e das complementaridades sinérgicas, os resultados também destacam que ocorreu alguma competição líquida negativa para alguns nutrientes. Assim, são necessárias mais investigações para compreender completamente os processos por trás da aquisição de múltiplos nutrientes em misturas de espécies.
Abstract
Cover crops are often mentioned as a way to decrease nutrient losses during the fallow period. Species mixtures of crucifer-legume have been shown to effectively take up nitrogen (N) and sulphur (S) to decrease losses due to leaching, but their ability to simultaneously take up other key macro- and micronutrients remains unknown. Our study assessed the performances of a wide variety of bispecific crucifer-legume mixtures to provide synergetic uptake of multiple nutrients to target nutrient-recycling ecosystem services. Cultivars from eight crucifer and seven legume species were tested as sole and bispecific cover crops at an experimental site near Toulouse, France. Seven macronutrients (C, N, P, K, S, Ca and Mg) and six micronutrients (B, Cu, Mn, Zn, Fe and Na) were measured in both species. Crucifer-legume mixtures showed synergetic uptake of nutrients per ha compared to sole cover crops for some nutrients through niche complementarity and facilitation processes and net competition for other nutrients. Species mixtures induced both i) higher nutrient concentrations for Mn and Fe in crucifers and Ca and B in legumes) and ii) lower concentrations for P, K, Ca and B in crucifers and Cu and Fe in legumes, indicating that the interactions differed among the species mixtures. Nevertheless, the nutrient uptake measured in shoots were always higher in species mixtures than in sole crops (LER > 1) demonstrating the compatibility and complementarity of crucifer and legume mixtures in providing multiple-nutrient catch-crop and recycling related ecosystem services. Despite overall positive interactions and synergetic complementarities, the results also highlight that some net negative competition occurred for some nutrients. Thus, further investigation is still necessary to completely understand the processes behind multiple-nutrient acquisition in species mixtures.
