Published January 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Trees in agricultural landscapes maintain soil organic carbon following miombo woodland conversion to shifting cultivation

Creators

  • 1. Eduardo Mondlane University

Description

The main driver of deforestation and degradation of miombo woodland is shifting cultivation (SC). SC is the main farm system and livelihood of the people in miombo woodlands. Assessing the current body of knowledge, the following apparent gaps were identified: (i) researches analysing the response of soil-C to woodland (miombo) conversion to SC are contradictory; (ii) studies reporting all the stages of agriculture-induced ecological succession (woodland, shifting cultivation, fallow vegetation, and reconversion to shifting cultivation or to woodland) are lacking. The response of soil-C to (1) dry miombo woodland (DM) conversion to SC, (2) SC conversion to fallow vegetation, (3) reconversion of fallow vegetation to SC, (4) the length of the cropping and fallowing periods, and (5) land-use intensification, was studied. The study was carried out in a landscape mosaic consisting of treeless SC, tree-based SC, grass fallow (treeless SC-fallow), and woody fallow (tree-based SC-fallow). DM conversion to treeless SC resulted in depleted soil-C by up to 72%; the depletion increased with the increasing length of the cultivation period. The fallow period (grass fallow) recovered part of the soil-C lost during the cultivation period: grass fallow lands were approximately threefold larger in soil-C stocks than treeless SC lands. Soil-C increased with increasing grass fallow age. No significant changes in soil-C were observed when DM was converted to tree-based SC, or when tree-based SC lands were left under fallow (woody fallow); consequently, soil-C did not vary with the increasing lengths of cultivation and fallow periods. Woody fallows were up to 45% higher in soil-C stocks than grass fallows. Reconversion of grass fallow to treeless SC resulted in soil-C loss; no changes were observed when woody fallows were reconverted to tree-based SC. Land-use intensification by increasing the frequency of SC cycles did not alter soil-C in either treeless or tree-based SC. It was concluded that, under the study area conditions, the response of soil-C to agriculture-induced land-use changes depends mainly on the presence or absence of the arboreal component. Maintaining or introducing the arboreal component is recommended to avoid or mitigate soil-C loss following DM conversion to SC.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

المحرك الرئيسي لإزالة الغابات وتدهور غابات ميومبو هو الزراعة المتنقلة. منظمة رعاية الأطفال هي نظام المزرعة الرئيسي وسبل عيش الناس في غابات ميومبو. وبتقييم المجموعة الحالية من المعرفة، تم تحديد الفجوات الظاهرة التالية: (1) البحوث التي تحلل استجابة تحويل التربة- C إلى غابات (miombo) إلى SC متناقضة ؛ (2) الدراسات التي تشير إلى عدم وجود جميع مراحل التعاقب البيئي الناجم عن الزراعة (الغابات، والزراعة المتنقلة، والغطاء النباتي البور، وإعادة التحويل إلى الزراعة المتنقلة أو إلى الغابات). تمت دراسة استجابة التربة- C إلى (1) تحويل غابات الميومبو الجافة (DM) إلى SC، (2) تحويل SC إلى الغطاء النباتي البور، (3) إعادة تحويل الغطاء النباتي البور إلى SC، (4) طول فترات المحاصيل والاراحة، و (5) تكثيف استخدام الأراضي. تم إجراء الدراسة في فسيفساء من المناظر الطبيعية تتكون من SC بدون أشجار، SC القائمة على الأشجار، العشب البور (SC - فالو بلا أشجار)، والنباتات البور الخشبية (SC - فالو القائمة على الأشجار). أدى تحويل DM إلى SC بدون أشجار إلى استنزاف التربة - C بنسبة تصل إلى 72 ٪ ؛ زاد الاستنزاف مع زيادة طول فترة الزراعة. استعادت فترة الإراحة (إراحة العشب) جزءًا من التربة - C المفقودة خلال فترة الزراعة: كانت أراضي الإراحة العشبية أكبر بثلاثة أضعاف تقريبًا في مخزونات التربة - C من أراضي SC الخالية من الأشجار. ازدادت التربة C مع زيادة عمر إراحة العشب. لم تلاحظ أي تغييرات كبيرة في التربة - C عندما تم تحويل DM إلى SC القائم على الأشجار، أو عندما تركت أراضي SC القائمة على الأشجار تحت الأرض البور (الأرض البور الخشبية )؛ وبالتالي، لم تختلف التربة - C مع الأطوال المتزايدة للزراعة وفترات الإراحة. كانت الأراضي البور الخشبية أعلى بنسبة تصل إلى 45 ٪ في مخزونات التربة C من الأراضي البور العشبية. أدت إعادة تحويل إراحة العشب إلى إراحة عديمة الأشجار إلى فقدان التربة- C ؛ لم يلاحظ أي تغييرات عندما تم إعادة تحويل الإراحة الخشبية إلى إراحة عديمة الأشجار. لم يؤد تكثيف استخدام الأراضي عن طريق زيادة تواتر دورات اتفاقية استكهولم إلى تغيير التربة - ج في اتفاقية استكهولم الخالية من الأشجار أو القائمة على الأشجار. تم التوصل إلى أنه في ظل ظروف منطقة الدراسة، تعتمد استجابة التربة C للتغيرات في استخدام الأراضي الناجمة عن الزراعة بشكل أساسي على وجود أو عدم وجود المكون الشجري. يوصى بصيانة أو إدخال المكون الشجري لتجنب أو تخفيف فقدان التربة C بعد تحويل DM إلى SC.

Translated Description (French)

Le principal moteur de la déforestation et de la dégradation des forêts miombo est la culture itinérante (SC). Le SC est le principal système agricole et le moyen de subsistance des habitants des forêts de miombo. En évaluant l'ensemble actuel des connaissances, les lacunes apparentes suivantes ont été identifiées : (i) les recherches analysant la réponse de la conversion du sol-C aux terres boisées (miombo) en SC sont contradictoires ; (ii) les études rapportant toutes les étapes de la succession écologique induite par l'agriculture (terres boisées, culture itinérante, végétation en jachère et reconversion en culture itinérante ou en terres boisées) font défaut. La réponse du sol-C à (1) la conversion des forêts sèches de miombo (DM) en SC, (2) la conversion de SC en végétation en jachère, (3) la reconversion de la végétation en jachère en SC, (4) la durée des périodes de culture et de jachère, et (5) l'intensification de l'utilisation des terres, a été étudiée. L'étude a été réalisée dans une mosaïque paysagère composée de SC sans arbres, de SC à base d'arbres, de jachère herbeuse (jachère SC sans arbres) et de jachère ligneuse (jachère SC à base d'arbres). La conversion du DM en SC sans arbres a entraîné un appauvrissement du sol en C allant jusqu'à 72 % ; l'appauvrissement a augmenté avec la durée croissante de la période de culture. La période de jachère (jachère herbeuse) a récupéré une partie du sol-C perdu pendant la période de culture : les terres en jachère herbeuse étaient environ trois fois plus grandes dans les stocks de sol-C que les terres SC sans arbres. Le C du sol augmentait avec l'augmentation de l'âge de la jachère. Aucun changement significatif dans le C du sol n'a été observé lorsque le MS a été converti en SC à base d'arbres ou lorsque des terres SC à base d'arbres ont été laissées en jachère (jachère ligneuse) ; par conséquent, le C du sol ne variait pas avec les longueurs croissantes de la culture et des périodes de jachère. Les jachères ligneuses étaient jusqu'à 45 % plus élevées dans les stocks de sol-C que les jachères herbeuses. La reconversion de la jachère herbeuse en SC sans arbres a entraîné une perte de C dans le sol ; aucun changement n'a été observé lorsque les jachères ligneuses ont été reconverties en SC à base d'arbres. L'intensification de l'utilisation des terres en augmentant la fréquence des cycles SC n'a pas altéré le sol-C dans les SC sans arbres ou à base d'arbres. Il a été conclu que, dans les conditions de la zone d'étude, la réponse du sol-C aux changements d'affectation des terres induits par l'agriculture dépend principalement de la présence ou de l'absence de la composante arboricole. Il est recommandé de maintenir ou d'introduire la composante arboricole pour éviter ou atténuer la perte de C du sol après la conversion du DM en SC.

Translated Description (Spanish)

El principal impulsor de la deforestación y la degradación de los bosques de miombo es el cultivo migratorio (SC). SC es el principal sistema agrícola y el medio de vida de las personas en los bosques de miombo. Al evaluar el conjunto actual de conocimientos, se identificaron las siguientes lagunas aparentes: (i) las investigaciones que analizan la respuesta del suelo-C a la conversión de bosques (miombo) a SC son contradictorias; (ii) faltan estudios que informen todas las etapas de la sucesión ecológica inducida por la agricultura (bosques, cultivos migratorios, vegetación en barbecho y reconversión a cultivos migratorios o a bosques). Se estudió la respuesta del suelo-C a (1) la conversión del bosque de miombo seco (DM) a SC, (2) la conversión de SC a vegetación en barbecho, (3) la reconversión de vegetación en barbecho a SC, (4) la duración de los períodos de cultivo y barbecho, y (5) la intensificación del uso de la tierra. El estudio se llevó a cabo en un mosaico de paisaje que consiste en SC sin árboles, SC basado en árboles, barbecho de hierba (SC sin árboles) y barbecho leñoso (SC basado en árboles). La conversión de DM a SC sin árboles dio como resultado un agotamiento del suelo-C de hasta un 72%; el agotamiento aumentó con el aumento de la duración del período de cultivo. El período de barbecho (barbecho de pasto) recuperó parte del suelo-C perdido durante el período de cultivo: las tierras de barbecho de pasto fueron aproximadamente tres veces más grandes en las existencias de suelo-C que las tierras de SC sin árboles. El C del suelo aumentó con el aumento de la edad de barbecho de la hierba. No se observaron cambios significativos en el suelo-C cuando el DM se convirtió en SC basado en árboles, o cuando las tierras de SC basadas en árboles se dejaron en barbecho (barbecho leñoso); en consecuencia, el suelo-C no varió con el aumento de la duración de los períodos de cultivo y barbecho. Los barbechos leñosos fueron hasta un 45% más altos en las poblaciones de suelo-C que los barbechos de pasto. La reconversión del barbecho de pasto a SC sin árboles resultó en la pérdida de suelo-C; no se observaron cambios cuando los barbechos leñosos se reconvirtieron a SC a base de árboles. La intensificación del uso de la tierra al aumentar la frecuencia de los ciclos de SC no alteró el C del suelo en SC sin árboles o basados en árboles. Se concluyó que, en las condiciones del área de estudio, la respuesta del suelo-C a los cambios de uso de la tierra inducidos por la agricultura depende principalmente de la presencia o ausencia del componente arbóreo. Se recomienda mantener o introducir el componente arbóreo para evitar o mitigar la pérdida de C del suelo después de la conversión de DM a SC.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحافظ الأشجار في المناظر الطبيعية الزراعية على الكربون العضوي في التربة بعد تحويل غابات ميومبو إلى زراعة متنقلة
Translated title (French)
Les arbres dans les paysages agricoles maintiennent le carbone organique du sol après la conversion des forêts miombo en culture itinérante
Translated title (Spanish)
Los árboles en los paisajes agrícolas mantienen el carbono orgánico del suelo después de la conversión del bosque de miombo al cultivo itinerante

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4307824687
DOI
10.1016/j.geoderma.2022.116241

Is supplement to
https://openalex.org/W2068571682 (Other)
https://openalex.org/W2283025952 (Other)
https://openalex.org/W1989666562 (Other)
https://openalex.org/W2152934782 (Other)
https://openalex.org/W2132051018 (Other)
https://openalex.org/W2996280145 (Other)
https://openalex.org/W2155552962 (Other)
https://openalex.org/W2370036459 (Other)
https://openalex.org/W1996023103 (Other)
https://openalex.org/W1996682280 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Mozambique

References

  • https://openalex.org/W172056544
  • https://openalex.org/W1604453652
  • https://openalex.org/W1810287876
  • https://openalex.org/W1970344773
  • https://openalex.org/W1984760051
  • https://openalex.org/W1985409430
  • https://openalex.org/W1989100585
  • https://openalex.org/W2000572933
  • https://openalex.org/W2003878657
  • https://openalex.org/W2004564323
  • https://openalex.org/W2015262491
  • https://openalex.org/W2022923025
  • https://openalex.org/W2029518406
  • https://openalex.org/W2032485025
  • https://openalex.org/W2034939428
  • https://openalex.org/W2060590119
  • https://openalex.org/W2061280784
  • https://openalex.org/W2062010063
  • https://openalex.org/W2074469811
  • https://openalex.org/W2081292952
  • https://openalex.org/W2087180265
  • https://openalex.org/W2087913296
  • https://openalex.org/W2089175197
  • https://openalex.org/W2097863764
  • https://openalex.org/W2104005424
  • https://openalex.org/W2108744281
  • https://openalex.org/W2109683890
  • https://openalex.org/W2119065733
  • https://openalex.org/W2127120311
  • https://openalex.org/W2127219150
  • https://openalex.org/W2130145478
  • https://openalex.org/W2135224398
  • https://openalex.org/W2137375441
  • https://openalex.org/W2137623936
  • https://openalex.org/W2142039226
  • https://openalex.org/W2152138353
  • https://openalex.org/W2169723123
  • https://openalex.org/W2182530181
  • https://openalex.org/W2249858774
  • https://openalex.org/W2308962738
  • https://openalex.org/W2329365150
  • https://openalex.org/W2521278688
  • https://openalex.org/W2564519254
  • https://openalex.org/W2592312513
  • https://openalex.org/W2613689834
  • https://openalex.org/W2630508371
  • https://openalex.org/W2751373192
  • https://openalex.org/W2770172403
  • https://openalex.org/W2787585998
  • https://openalex.org/W2799728970
  • https://openalex.org/W2885947523
  • https://openalex.org/W2888365117
  • https://openalex.org/W2905969060
  • https://openalex.org/W2911658412
  • https://openalex.org/W2946780713
  • https://openalex.org/W2954984959
  • https://openalex.org/W3005542163
  • https://openalex.org/W3011010946
  • https://openalex.org/W3013858944
  • https://openalex.org/W3029890020
  • https://openalex.org/W3033969279
  • https://openalex.org/W3108607590
  • https://openalex.org/W3132268574
  • https://openalex.org/W3185534132
  • https://openalex.org/W4243418405
  • https://openalex.org/W4301046888