Published March 27, 2022 | Version v1
Publication Open

Logging residues promote rapid restoration of soil health after clear-cutting of rubber plantations at two sites with contrasting soils in Africa

Creators

  • 1. Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
  • 2. International Centre for Advanced Mediterranean Agronomic Studies
  • 3. University of Montpellier
  • 4. Institut Agro Montpellier
  • 5. Mediterranean Agronomic Institute of Montpellier
  • 6. National Research Institute for Agriculture, Food and Environment
  • 7. Functional Ecology and Biogeochemistry of Soils and Agrosystems
  • 8. Institut de Recherche pour le Développement
  • 9. Université Nangui Abrogoua
  • 10. Société de Développement des Forêts

Description

Soil health is defined as the soil's capacity to deliver ecosystem functions within environmental constraints. On tree plantations, clear-cutting and land preparation between two crop cycles cause severe physical disturbances to the soil and seriously deplete soil organic carbon and biodiversity. Rubber, one of the main tropical perennial crops worldwide, has a plantation life cycle of 25 to 40 years, with successive replanting cycles on the same plot. The aim of this study was to assess the effects of clear-cutting disturbance on three soil functions (carbon transformation, nutrient cycling and structure maintenance) and their restoration after the planting of the new rubber crop, in two contrasting soil situations (Arenosol and Ferralsol) in Côte d'Ivoire. In this 18-month diachronic study, we intensively measured soil functions under different scenarios as regards the management of logging residues and the use or not of a legume cover crop. We investigated the relationship between soil macrofauna diversity and soil heath. At both sites, clear-cutting and land preparation disturbed carbon transformation and nutrient cycling significantly and, to a lesser extent, structure maintenance function. When logging residues were applied, carbon transformation and structure maintenance functions were fully restored within 12 to 18 months after disturbance. By contrast, no restoration of nutrient cycling was observed over the study period. A legume cover crop mainly improved the restoration of carbon transformation. We found a strong relationship (P ≤ 0.001; R2 = 0.62–0.66) between soil macrofauna diversity and soil health. Our overall results were very similar at the two sites, despite their contrasting soil conditions. Keeping logging residues in the plots and sowing a legume in the inter-row at replanting accelerated the restoration of soil functions after major disturbance caused by clear-cutting and land preparation. Our results confirm the necessity of taking soil macrofauna diversity into account in the management of tropical perennial crops.

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

Translated Description (Arabic)

يتم تعريف صحة التربة على أنها قدرة التربة على تقديم وظائف النظام الإيكولوجي ضمن القيود البيئية. في مزارع الأشجار، يتسبب القطع الواضح وإعداد الأراضي بين دورتين للمحاصيل في اضطرابات مادية شديدة للتربة ويستنزف بشكل خطير الكربون العضوي في التربة والتنوع البيولوجي. المطاط، أحد المحاصيل المعمرة الاستوائية الرئيسية في جميع أنحاء العالم، لديه دورة حياة زراعية من 25 إلى 40 سنة، مع دورات إعادة زراعة متتالية على نفس القطعة. كان الهدف من هذه الدراسة هو تقييم آثار الاضطراب الواضح على ثلاث وظائف للتربة (تحويل الكربون، وتدوير المغذيات وصيانة الهيكل) واستعادتها بعد زراعة محصول المطاط الجديد، في حالتين متناقضتين للتربة (أرينوسول وفيرالسول) في C&amp ;#244;te d 'Ivoire. في هذه الدراسة غير المتزامنة التي استمرت 18 شهرًا، قمنا بقياس وظائف التربة بشكل مكثف في ظل سيناريوهات مختلفة فيما يتعلق بإدارة مخلفات قطع الأشجار واستخدام أو عدم استخدام محصول غطاء البقوليات. لقد حققنا في العلاقة بين تنوع الحيوانات الكبيرة في التربة وصحة التربة. في كلا الموقعين، أدى القطع الواضح وإعداد الأرض إلى اضطراب تحول الكربون وتدوير المغذيات بشكل كبير، وبدرجة أقل، وظيفة صيانة الهيكل. عند تطبيق مخلفات تسجيل الأداء، تمت استعادة وظائف تحويل الكربون وصيانة الهيكل بالكامل في غضون 12 إلى 18&# 160 ؛ بعد أشهر من الاضطراب. وعلى النقيض من ذلك، لم يلاحظ أي استعادة لدورة المغذيات خلال فترة الدراسة. أدى محصول غطاء البقوليات بشكل أساسي إلى تحسين استعادة تحول الكربون. وجدنا علاقة قوية (< em> P&# 160 ;&# 8804 ;&# 160; 0.001; < em> R < sup> 2 &# 160 ;=&# 160; 0.62 &# 8211;0.66) بين تنوع الحيوانات الكبيرة في التربة وصحة التربة. كانت نتائجنا الإجمالية متشابهة جدًا في الموقعين، على الرغم من ظروف التربة المتناقضة. أدى الاحتفاظ ببقايا قطع الأشجار في قطع الأراضي وزرع البقوليات في الصفوف البينية عند إعادة الزراعة إلى تسريع استعادة وظائف التربة بعد حدوث اضطراب كبير ناتج عن القطع الواضح وإعداد الأراضي. تؤكد نتائجنا على ضرورة مراعاة تنوع الحيوانات الكبيرة في التربة في إدارة المحاصيل المعمرة الاستوائية.

Translated Description (French)

<p&gt ;La santé du sol est définie comme la capacité du sol à fournir des fonctions écosystémiques dans le cadre des contraintes environnementales. Sur les plantations d'arbres, la coupe à blanc et la préparation des terres entre deux cycles de culture provoquent de graves perturbations physiques du sol et appauvrissent gravement le carbone organique du sol et la biodiversité. Le caoutchouc, l'une des principales cultures vivaces tropicales dans le monde, a un cycle de vie de plantation de 25 à 40 ans, avec des cycles de replantation successifs sur la même parcelle. L'objectif de cette étude était d'évaluer les effets de la perturbation de la coupe à blanc sur trois fonctions du sol (transformation du carbone, cycle des nutriments et entretien de la structure) et leur restauration après la plantation de la nouvelle culture d'hévéa, dans deux situations de sol contrastées (Arenosol et Ferralsol) en C&amp ;#244 ;te d'Ivoire. Dans cette étude diachronique de 18 mois, nous avons mesuré de manière intensive les fonctions du sol selon différents scénarios en ce qui concerne la gestion des résidus d'exploitation et l'utilisation ou non d'une culture de couverture de légumineuses. Nous avons étudié la relation entre la diversité de la macrofaune du sol et la santé du sol. Sur les deux sites, la coupe à blanc et la préparation du sol ont considérablement perturbé la transformation du carbone et le cycle des nutriments et, dans une moindre mesure, la fonction d'entretien de la structure. Lorsque les résidus de diagraphie ont été appliqués, les fonctions de transformation du carbone et d'entretien de la structure ont été entièrement restaurées dans les 12 à 18 mois suivant la perturbation. En revanche, aucune restauration du cycle des nutriments n'a été observée au cours de la période d'étude. Une culture de couverture de légumineuses a principalement amélioré la restauration de la transformation du carbone. Nous avons trouvé une relation forte (<em&gt ; P&lt ;/em&gt ; & #160 ; & #8804 ; & #160 ;0,001 ; < em&gt ; R&lt ;/em&gt ; < sup&gt ; 2 </sup&gt ; & # 160 ; = & #160 ; 0,62 & #8211 ;0,66) entre la diversité de la macrofaune des sols et la santé des sols. Nos résultats globaux étaient très similaires sur les deux sites, malgré leurs conditions de sol contrastées. Garder les résidus de coupe dans les parcelles et semer une légumineuse entre les rangs lors de la replantation a accéléré la restauration des fonctions du sol après une perturbation majeure causée par la coupe à blanc et la préparation des terres. Nos résultats confirment la nécessité de prendre en compte la diversité de la macrofaune des sols dans la gestion des cultures vivaces tropicales.</p&gt ;

Translated Description (Spanish)

La salud del suelo se define como la capacidad del suelo para cumplir las funciones del ecosistema dentro de las limitaciones ambientales. En las plantaciones de árboles, la tala y la preparación de la tierra entre dos ciclos de cultivo causan graves perturbaciones físicas al suelo y agotan gravemente el carbono orgánico y la biodiversidad del suelo. El caucho, uno de los principales cultivos tropicales perennes a nivel mundial, tiene un ciclo de vida de plantación de 25 a 40 años, con sucesivos ciclos de replantación en la misma parcela. El objetivo de este estudio fue evaluar los efectos de la alteración de la tala en tres funciones del suelo (transformación de carbono, ciclo de nutrientes y mantenimiento de la estructura) y su restauración después de la siembra del nuevo cultivo de caucho, en dos situaciones de suelo contrastantes (Arenosol y Ferralsol) en Côte d'Ivoire. En este estudio diacrónico de 18 meses, medimos intensivamente las funciones del suelo bajo diferentes escenarios en cuanto a la gestión de residuos de tala y el uso o no de un cultivo de cobertura de leguminosas. Investigamos la relación entre la diversidad de la macrofauna del suelo y la salud del suelo. En ambos sitios, la tala y la preparación de la tierra perturbaron significativamente la transformación del carbono y el ciclo de nutrientes y, en menor medida, la función de mantenimiento de la estructura. Cuando se aplicaron residuos de tala, las funciones de transformación de carbono y mantenimiento de la estructura se restauraron por completo dentro de los 12 a 18 meses posteriores a la perturbación. Por el contrario, no se observó restauración del ciclo de nutrientes durante el periodo de estudio. Un cultivo de cobertura de leguminosas mejoró principalmente la restauración de la transformación del carbono. Encontramos una fuerte relación (< em> P & #160; & # 8804; & #160; 0.001; < em> R < sup> 2 & # 160; = & #160; 0.62 & #8211;0.66) entre la diversidad de la macrofauna del suelo y la salud del suelo. Nuestros resultados generales fueron muy similares en los dos sitios, a pesar de sus condiciones de suelo contrastantes. Mantener los residuos de la tala en las parcelas y sembrar una leguminosa entre hileras en la replantación aceleró la restauración de las funciones del suelo después de una perturbación importante causada por la tala y la preparación de la tierra. Nuestros resultados confirman la necesidad de tener en cuenta la diversidad de la macrofauna del suelo en el manejo de los cultivos perennes tropicales.

Files

EGU22-2719-print.pdf.pdf

Files (320.3 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:d65e973c7514f0f7ec9931c96863ab2a
320.3 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تعزز مخلفات قطع الأشجار الاستعادة السريعة لصحة التربة بعد إزالة مزارع المطاط في موقعين لهما تربة متباينة في أفريقيا
Translated title (French)
Les résidus d'exploitation forestière favorisent la restauration rapide de la santé des sols après la coupe à blanc des plantations d'hévéas sur deux sites aux sols contrastés en Afrique
Translated title (Spanish)
Los residuos de la tala promueven la rápida restauración de la salud del suelo después de la tala de plantaciones de caucho en dos sitios con suelos contrastantes en África

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4220931051
DOI
10.5194/egusphere-egu22-2719

Is supplement to
https://openalex.org/W4312865871 (Other)
https://openalex.org/W4312339513 (Other)
https://openalex.org/W4226284660 (Other)
https://openalex.org/W3177440359 (Other)
https://openalex.org/W3082218277 (Other)
https://openalex.org/W2562189710 (Other)
https://openalex.org/W2501231876 (Other)
https://openalex.org/W2342265197 (Other)
https://openalex.org/W2331716588 (Other)
https://openalex.org/W1601052488 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes