Published September 29, 2022 | Version v1
Publication Open

Achieving the dual goals of biomass production and soil rehabilitation with sown pasture on marginal cropland: Evidence from a multi-year field experiment in Northeast Inner Mongolia

Creators

  • 1. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning
  • 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 3. Animal Science Research Institute
  • 4. BaiCheng Normal University
  • 5. Ghent University
  • 6. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research
  • 7. Chinese Academy of Sciences
  • 8. Inner Mongolia Academy of Agricultural & Animal Husbandry Sciences

Description

Grassland is the primary land use in China but has experienced severe degradation in recent decades due to overgrazing and conversion to agricultural production. Here, we conducted a field experiment in northeastern Inner Mongolia to test the effectiveness of sown pastures in lowering the grazing pressure on grasslands and raising the quality of marginal soils. Alfalfa and smooth bromegrass monocultures and mixture were sown in a marginal cropland field in Hulunber in June 2016. Biomass productivity, soil physicochemical, and biological properties were monitored annually from 2016 to 2020. The results showed that the marginal cropland soil responded consistently positively to sown pastures for major soil properties. Soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) increased by 48 and 21%, respectively, from 2016 to 2020 over the 0-60 cm soil depth range. Soil microbes responded proactively too. The soil microbial biomass C (SMBC) and N (SMBN) increased by 117 and 39%, respectively, during the period of 2016-2020. However, by the end of the experiment, the soil of a natural grassland field, which was included in the experiment as a control, led the sown pasture soil by 28% for SOC, 35% for TN, 66% for SMBC, and 96% for SMBN. Nevertheless, the natural grassland soil's productive capacity was inferior to that of the sown pasture soil. The average aboveground biomass productivity of sown pastures was measured at 8.4 Mg ha -1 in 2020, compared to 5.0 Mg ha -1 for natural grassland, while the root biomass of sown pastures was averaged at 7.5 Mg ha -1 , leading the natural grassland by 15%. Our analyses also showed that the sown pastures' biomass productivity advantage had a much-neglected potential in natural grassland protection. If 50% of the available marginal cropland resources in Hulunber under the current environmental protection law were used for sown pastures, the livestock grazing pressure on the natural grasslands would decrease by a big margin of 38%. Overall, these results represent systematic empirical and analytical evidence of marginal cropland soil's positive responses to sown pastures, which shows clearly that sown pasture is a valid measure both for soil rehabilitation and biomass production.

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

Translated Description (Arabic)

المراعي هي الاستخدام الأساسي للأراضي في الصين، لكنها شهدت تدهورًا شديدًا في العقود الأخيرة بسبب الرعي الجائر والتحول إلى الإنتاج الزراعي. هنا، أجرينا تجربة ميدانية في شمال شرق منغوليا الداخلية لاختبار فعالية المراعي المزروعة في خفض ضغط الرعي على الأراضي العشبية ورفع جودة التربة الهامشية. تمت زراعة البرسيم والبروم والأعشاب الأحادية السلسة والمزيج في حقل أرض زراعية هامشية في هولونبر في يونيو 2016. تم رصد إنتاجية الكتلة الحيوية والخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة والخصائص البيولوجية سنويًا من عام 2016 إلى عام 2020. أظهرت النتائج أن تربة الأراضي الزراعية الهامشية استجابت باستمرار بشكل إيجابي للمراعي المزروعة لخصائص التربة الرئيسية. زاد الكربون العضوي في التربة (SOC) وإجمالي النيتروجين (TN) بنسبة 48 و 21 ٪ على التوالي، من عام 2016 إلى عام 2020 على نطاق عمق التربة 0-60 سم. استجابت ميكروبات التربة بشكل استباقي أيضًا. زادت الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة C (SMBC) و N (SMBN) بنسبة 117 و 39 ٪ على التوالي خلال الفترة 2016-2020. ومع ذلك، بحلول نهاية التجربة، قادت تربة حقل المراعي الطبيعية، التي تم تضمينها في التجربة كعنصر تحكم، تربة المراعي المزروعة بنسبة 28 ٪ لمخزون الكربون العضوي في التربة، و 35 ٪ لمخزون TN، و 66 ٪ لمخزون SMBC، و 96 ٪ لمخزون SMBN. ومع ذلك، كانت القدرة الإنتاجية للتربة العشبية الطبيعية أقل من القدرة الإنتاجية لتربة المراعي المزروعة. تم قياس متوسط إنتاجية الكتلة الحيوية فوق الأرض للمراعي المزروعة عند 8.4 ميجا هكتار -1 في عام 2020، مقارنة بـ 5.0 ميجا هكتار -1 للأراضي العشبية الطبيعية، في حين بلغ متوسط الكتلة الحيوية الجذرية للمراعي المزروعة 7.5 ميجا هكتار -1 ، مما أدى إلى زيادة الأراضي العشبية الطبيعية بنسبة 15 ٪. أظهرت تحليلاتنا أيضًا أن ميزة إنتاجية الكتلة الحيوية للمراعي المزروعة لديها إمكانات مهملة كثيرًا في حماية المراعي الطبيعية. إذا تم استخدام 50 ٪ من موارد الأراضي الزراعية الهامشية المتاحة في هولونبر بموجب قانون حماية البيئة الحالي للمراعي المزروعة، فإن ضغط رعي الماشية على المراعي الطبيعية سينخفض بهامش كبير قدره 38 ٪. بشكل عام، تمثل هذه النتائج أدلة تجريبية وتحليلية منهجية على الاستجابات الإيجابية لتربة الأراضي الزراعية الهامشية للمراعي المزروعة، مما يدل بوضوح على أن المراعي المزروعة هي مقياس صالح لإعادة تأهيل التربة وإنتاج الكتلة الحيوية.

Translated Description (French)

Les prairies sont la principale utilisation des terres en Chine, mais elles ont connu une grave dégradation au cours des dernières décennies en raison du surpâturage et de la conversion à la production agricole. Ici, nous avons mené une expérience sur le terrain dans le nord-est de la Mongolie intérieure pour tester l'efficacité des pâturages semés dans la réduction de la pression de pâturage sur les prairies et l'amélioration de la qualité des sols marginaux. Des monocultures et des mélanges de luzerne et de brome lisse ont été semés dans un champ de cultures marginales à Hulunber en juin 2016. La productivité de la biomasse, les propriétés physico-chimiques et biologiques du sol ont été surveillées chaque année de 2016 à 2020. Les résultats ont montré que le sol des terres cultivées marginales répondait systématiquement positivement aux pâturages ensemencés pour les principales propriétés du sol. Le carbone organique du sol (COS) et l'azote total (AT) ont augmenté de 48 et 21 %, respectivement, de 2016 à 2020 sur la plage de profondeur du sol de 0 à 60 cm. Les microbes du sol ont également réagi de manière proactive. La biomasse microbienne du sol C (SMBC) et N (SMBN) a augmenté de 117 et 39%, respectivement, au cours de la période 2016-2020. Cependant, à la fin de l'expérience, le sol d'un champ de prairies naturelles, qui a été inclus dans l'expérience en tant que témoin, a conduit le sol de pâturage semé de 28% pour SOC, 35% pour TN, 66% pour SMBC et 96% pour SMBN. Néanmoins, la capacité de production du sol des prairies naturelles était inférieure à celle du sol des pâturages semés. La productivité moyenne de la biomasse aérienne des pâturages ensemencés a été mesurée à 8,4 Mg ha -1 en 2020, contre 5,0 Mg ha -1 pour les prairies naturelles, tandis que la biomasse racinaire des pâturages ensemencés a été évaluée en moyenne à 7,5 Mg ha -1 , devançant les prairies naturelles de 15 %. Nos analyses ont également montré que l'avantage de la productivité de la biomasse des pâturages semés avait un potentiel très négligé dans la protection des prairies naturelles. Si 50 % des terres arables marginales disponibles à Hulunber en vertu de la loi actuelle sur la protection de l'environnement étaient utilisées pour les pâturages ensemencés, la pression du pâturage du bétail sur les prairies naturelles diminuerait d'une grande marge de 38 %. Dans l'ensemble, ces résultats représentent des preuves empiriques et analytiques systématiques des réponses positives des sols des terres cultivées marginales aux pâturages ensemencés, ce qui montre clairement que les pâturages ensemencés sont une mesure valable à la fois pour la réhabilitation des sols et la production de biomasse.

Translated Description (Spanish)

Los pastizales son el principal uso de la tierra en China, pero han experimentado una grave degradación en las últimas décadas debido al sobrepastoreo y la conversión a la producción agrícola. Aquí, realizamos un experimento de campo en el noreste de Mongolia Interior para probar la efectividad de los pastos sembrados para reducir la presión de pastoreo en los pastizales y elevar la calidad de los suelos marginales. En junio de 2016 se sembraron monocultivos y mezclas de alfalfa y bromegrass liso en un campo de cultivo marginal en Hulunber. La productividad de la biomasa, las propiedades fisicoquímicas y biológicas del suelo se monitorearon anualmente de 2016 a 2020. Los resultados mostraron que el suelo de tierras de cultivo marginales respondió positivamente de manera consistente a los pastos sembrados para las principales propiedades del suelo. El carbono orgánico del suelo (SOC) y el nitrógeno total (TN) aumentaron en un 48 y 21%, respectivamente, de 2016 a 2020 en el rango de profundidad del suelo de 0-60 cm. Los microbios del suelo también respondieron de manera proactiva. La biomasa microbiana del suelo C (SMBC) y N (SMBN) aumentó en 117 y 39%, respectivamente, durante el período 2016-2020. Sin embargo, al final del experimento, el suelo de un campo de pastizales naturales, que se incluyó en el experimento como control, lideró el suelo de pastos sembrados en un 28% para SOC, 35% para TN, 66% para SMBC y 96% para SMBN. Sin embargo, la capacidad productiva del suelo de pastizales naturales era inferior a la del suelo de pastizales sembrados. La productividad media de la biomasa sobre el suelo de los pastos sembrados se midió en 8,4 Mg ha -1 en 2020, en comparación con 5,0 Mg ha -1 para los pastizales naturales, mientras que la biomasa de la raíz de los pastos sembrados se promedió en 7,5 Mg ha -1 , liderando el pastizal natural en un 15%. Nuestros análisis también mostraron que la ventaja de la productividad de la biomasa de los pastizales sembrados tenía un potencial muy descuidado en la protección de los pastizales naturales. Si el 50% de los recursos de tierras de cultivo marginales disponibles en Hulunber bajo la actual ley de protección ambiental se utilizaran para pastos sembrados, la presión de pastoreo del ganado en los pastizales naturales disminuiría en un gran margen del 38%. En general, estos resultados representan evidencia empírica y analítica sistemática de las respuestas positivas del suelo de tierras de cultivo marginales a los pastos sembrados, lo que muestra claramente que el pasto sembrado es una medida válida tanto para la rehabilitación del suelo como para la producción de biomasa.

Files

pdf.pdf

Files (10.7 MB)

⚠️ 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:b0173e5a8673d2c9ae6d8f5b38e71d18
10.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحقيق الأهداف المزدوجة لإنتاج الكتلة الحيوية واستصلاح التربة مع المراعي المزروعة على الأراضي الزراعية الهامشية: أدلة من تجربة ميدانية متعددة السنوات في شمال شرق منغوليا الداخلية
Translated title (French)
Atteindre le double objectif de la production de biomasse et de la réhabilitation des sols avec des pâturages semés sur des terres agricoles marginales : preuves d'une expérience de terrain pluriannuelle dans le nord-est de la Mongolie intérieure
Translated title (Spanish)
Lograr el doble objetivo de la producción de biomasa y la rehabilitación del suelo con pastos sembrados en tierras de cultivo marginales: evidencia de un experimento de campo de varios años en el noreste de Mongolia Interior

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4298000289
DOI
10.3389/fpls.2022.985864

Is supplement to
https://openalex.org/W3144785754 (Other)
https://openalex.org/W3119614109 (Other)
https://openalex.org/W2388740048 (Other)
https://openalex.org/W2385019392 (Other)
https://openalex.org/W2384346443 (Other)
https://openalex.org/W2384175014 (Other)
https://openalex.org/W2376045484 (Other)
https://openalex.org/W2364750943 (Other)
https://openalex.org/W2357562218 (Other)
https://openalex.org/W2049464076 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1985604286
  • https://openalex.org/W1989987546
  • https://openalex.org/W1992498641
  • https://openalex.org/W2002403830
  • https://openalex.org/W2004256739
  • https://openalex.org/W2018519810
  • https://openalex.org/W2023139950
  • https://openalex.org/W2041383474
  • https://openalex.org/W2059561769
  • https://openalex.org/W2091160252
  • https://openalex.org/W2092264228
  • https://openalex.org/W2108744281
  • https://openalex.org/W2116409775
  • https://openalex.org/W2123896150
  • https://openalex.org/W2131491732
  • https://openalex.org/W2152070070
  • https://openalex.org/W2157994386
  • https://openalex.org/W2264850841
  • https://openalex.org/W2416249926
  • https://openalex.org/W245903632
  • https://openalex.org/W2465299547
  • https://openalex.org/W2598575222
  • https://openalex.org/W2605543681
  • https://openalex.org/W2761402907
  • https://openalex.org/W2774889162
  • https://openalex.org/W2804113187
  • https://openalex.org/W2808059514
  • https://openalex.org/W2856680982
  • https://openalex.org/W2883893555
  • https://openalex.org/W2885454235
  • https://openalex.org/W2908247056
  • https://openalex.org/W2923010662
  • https://openalex.org/W2965902890
  • https://openalex.org/W2969490636
  • https://openalex.org/W2995424490
  • https://openalex.org/W3017393151
  • https://openalex.org/W3047539694
  • https://openalex.org/W3090873175
  • https://openalex.org/W3094541659
  • https://openalex.org/W3109173733
  • https://openalex.org/W3134680605
  • https://openalex.org/W3198537305
  • https://openalex.org/W3216630866
  • https://openalex.org/W3217115275
  • https://openalex.org/W4206055278
  • https://openalex.org/W4210983954
  • https://openalex.org/W4211127290
  • https://openalex.org/W4214843661
  • https://openalex.org/W4237990405