Production and decomposition of leaf litter from forest species in silvopastoral systems, Valle del Sinu, Colombia

Authors

  • Jairo J. Tapia-Coronado Universidad de Córdoba, Grupo de investigación Química de Suelos y Fertilidad de Cultivos. Carrera 6 N°77-305 Montería - Córdoba, Colombia. Author https://orcid.org/0000-0001-5832-6626
  • José L. Contreras Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria - AGROSAVIA, Centro de Investigación Turipaná, Km 13 Vía Montería-Cereté, Colombia. Author https://orcid.org/0000-0002-8179-3430
  • Judith Martínez-Atencia Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria - AGROSAVIA, Centro de Investigación Turipaná, Km 13 Vía Montería-Cereté, Colombia. Author https://orcid.org/0000-0003-0492-2486
  • Leonardo López Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria - AGROSAVIA, Centro de Investigación Turipaná, Km 13 Vía Montería-Cereté, Colombia. Author https://orcid.org/0000-0002-9099-1957
  • José L. Rodríguez Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria - AGROSAVIA, Centro de Investigación Turipaná, Km 13 Vía Montería-Cereté, Colombia. Author https://orcid.org/0000-0001-5095-1232

DOI:

https://doi.org/10.15517/am.v34i1.49781

Keywords:

agroecosystems, nutrient release, leaf litter decomposition, land cover

Abstract

Introduction. Traditional livestock production systems generate soil degradation, so it is important to implement silvopastoral systems as an alternative for meat and dairy cattle production. Objective. To quantify the production of leaf litter of perennial woody species (Gmelina arborea - Melina, Tabebuia rosea - Oak, Acacia mangium - Acacia) and the potential contribution of nutrients to the soil (nutrient cycling) within silvopastoral systems. Materials and methods. The production and decomposition of leaf litter of forest species was evaluated in fields planted with a variety of grasses of the genus Brachiaria, in the middle Sinu valley, Colombia, during May to September 2013. A randomized complete block design with three replications was used. The treatments used were Pr= Brachiaria hybrid cv. Mulato II, SSP1= Tabebuia rosea + Brachiaria cv. Mulato II, SSP2= Acacia mangium + Brachiaria cv. Mulato II, and SSP3= Gmelina arborea + Brachiaria cv. Mulato II. Results. The greater production of leaf litter in forest species within the silvopastoral systems was evidenced. The forest species G. arborea had the highest potential nutrient inputs in litterfall with the following descending pattern in kg ha-1: C 4069,6> Ca 96,47> N 62,46> K 37,48> Mg 23,60> P 14,57. Mulato II pasture litter and the forest species G. arborea exhibited higher decomposition rates (k= 1.87 and k=1.77, respectively) than the rest of the species evaluated. Conclusions. The forest species evaluated improved soil quality through a higher leaf litter input and a higher potential nutrient input.

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References

Arcos Alcívar, F., & Jaimez, R. E. (2020). Aporte de nutrientes por caída de hojarasca en plantaciones de Tectona grandis (Teca) en períodos de sequía. NOVASINERGIA Revista Digital de Ciencia, Ingeniería y Tecnología, 3(1), 17–26. https://doi.org/10.37135/ns.01.05.02

Arunachalam, A., & Singh, N. D. (2002). Leaf litter decomposition of evergreen and deciduous Dillenia species in humid tropics of North-East India. Journal of Tropical Forest Science, 14(1), 105–115. https://www.jstor.org/stable/43596211

Bahamonde, H. A., Peri, P. L. P., Alvarez, R., Barneix, A., Moretto, A., & Martínez Pastur, G. (2012). Litter decomposition and nutrients dynamics in Nothofagus antarctica forests under silvopastoral use in Southern Patagonia. Agroforestry Systems, 84, 345–360. https://doi.org/10.1007/s10457-012-9479-7

Barragán-Hernández, W. A., Mahecha-Ledesma, L., & Cajas-Jirón, Y. S. (2015). Variables fisiológicas-metabólicas de estrés calórico en vacas bajo silvopastoreo y pradera sin árboles. Agronomía Mesoamericana, 26(2), 211–223. https://doi.org/10.15517/am.v26i2.19277

Berg, B., & Laskowski, R. (1997). Changes in nutrient concentrations and nutrient release in decomposing needle litter in monocultural systems of Pinus contorta and Pinus sylvestris—a comparison and synthesis. Scandinavian Journal of Forest Research, 12(2), 113–121. https://doi.org/10.1080/02827589709355392

Bradford, M. A., Veen, G. F., Bonis, A., Bradford, E. M., Classen, A. T., Cornelissen, J. H. C., Crowther, T. W., De Long, J. R., Freschet, G. T., Kardol, P., Manrubia-Freixa, M., Maynard, D. S., Newman, G. S., Logtestijn, R. S. P., Viketoft, M., Wardle, D. A., Wieder, W. R., Wood, S. A., & van der Putten, W. H. (2017). A test of the hierarchical model of litter decomposition. Nature Ecology & Evolution, 1(12), 1836–1845. https://doi.org/10.1038/s41559-017-0367-4

Buitrago-Guillen M. E., Ospina-Daza L. A., & Narváez-Solarte W. (2018). Sistemas silvopastoriles: alternativa en la mitigación y adaptación de la producción bovina al cambio climático. Boletín Científico Centro de Museos Museo de Historia Natural, 22(1), 31–42. https://revistasojs.ucaldas.edu.co/index.php/boletincientifico/article/view/2724

Cajas-Girón, Y. S., Barragán Hernández, W. A., Arreaza-Tavera, L. C., Argüelles-Cárdenas, J., Amézquita-Collazos, E., Abuabara-Pérez, Y., Panza-Tapia, B., & Lascano-Aguilar, C. (2013). Efecto sobre la producción de carne de la aplicación de tecnologías de renovación de praderas de Bothriochloa pertusa (L.) A. Camus en la Costa Norte Colombiana. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 13(2), 213–218. http://revistacta.agrosavia.co/index.php/revista/article/view/259

Castellanos-Barliza, J., & León Peláez, J. D. (2011). Descomposición de hojarasca y liberación de nutrientes en plantaciones de Acacia mangium (Mimosaceae) establecidas en suelos degradados de Colombia. Revista de Biología Tropical, 59(1), 113–128. https://doi.org/10.15517/rbt.v59i1.3182

Cesarz, S., Craven, D., Dietrich, C., & Eisenhauer, N. (2016). Effects of soil and leaf litter quality on the biomass of two endogenic earthworm species. European Journal of Soil Biology, 77, 9–16. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2016.09.002

Contreras-Santos, J. L., Martínez-Atencia, J., Cadena-Torres, J., & Fallas-Guzmán, C. K. (2019). Evaluación del carbono acumulado en suelo en sistemas silvopastoriles del Caribe Colombiano. Agronomía Costarricense, 44(1), 29–41. https://doi.org/10.15517/rac.v44i1.39999

Djukic, I., Kepfer-Rojas, S., Schmidt, I. K., Larsen, K. S., Beier, C., Berg, B., & Alatalo, J. (2018). Early stage litter decomposition across biomes. Science of the Total Environment, 628-629, 1369–1394. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.01.012

Flórez-Flórez, C. P., León-Peláez, J. D., Osorio-Vega, N. W., & Restrepo-Llano, M. F. (2013). Dinámica de nutrientes en plantaciones forestales de Azadirachta indica (Meliaceae) establecidas para restauración de tierras degradadas en Colombia. Revista de Biología Tropical, 61(2), 515–529. https://doi.org/10.15517/RBT.V61I2.11144

Gaspar-Santos, E. S., González-Espinosa, M., Ramírez-Marcial, N., & Álvarez-Solís, J. D. (2015). Acumulación y descomposición de hojarasca en bosques secundarios del sur de la Sierra Madre de Chiapas, México. Bosque (Valdivia), 36(3), 467–480. http://doi.org/10.4067/S0717-92002015000300013

Güsewell, S., & Gessner, M. O. (2009). N:P ratios influence litter decomposition and colonization by fungi and bacteria in microcosms. Functional Ecology, 23(1), 211–219. https://doi.org/10.1111/j.1365-2435.2008.01478.x

Holdridge, L. R. (1982). Ecología basada en zonas de vida. Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura.

Jones, J. B. (2001). Laboratory guide for conducting soil tests and plant analysis. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781420025293

Kalra, Y. P. (1998). Extractable chloride, nitrate, orthophosphate, potassium, and sulfate–sulfurin plant tissue: 2 % acetic and extraction. In Y. P. Kalra (Eds.), Handbook of methods for plant analysis (pp. 115–118). Taylor and Francis Group.

López-Hernández, J. M., González-Rodríguez, H., Ramírez-Lozano, R. G., Cantú-Silva, I., Gómez-Meza, M. V., Pando-Moreno, M., & Estrada-Castillón, A. E. (2013). Producción de hojarasca y retorno potencial de nutrientes en tres sitios del estado de Nuevo León, México. Polibotánica, 35, 41–64. http://www.scielo.org.mx/pdf/polib/n35/n35a3.pdf

Martínez, J., Cajas, Y. S., León, J. D., & Osorio, N. W. (2014). Silvopastoral Systems Enhance Soil Quality in Grasslands of Colombia. Applied and Environmental Soil Science, 2014(2), Article 359736. https://doi.org/10.1155/2014/359736

Martínez-Atencia, J., Loaiza-Usuga, J. C., Osorio-Vega, N. W., Correa-Londoño, G., & Casamitjana-Causa, M. (2020). Leaf litter decomposition in diverse silvopastoral systems in a neotropical environment. Journal of Sustainable Forestry, 39(7), 710–729. https://doi.org/10.1080/10549811.2020.1723112

Moreno Valdez, M. E., Domínguez Gómez, T. G., Alvarado, M. D. S., Colín, J. G., Corral Rivas, S., & González Rodríguez, H. (2018). Aporte y descomposición de hojarasca en bosques templados de la región de El Salto, Durango. Revista Mexicana de Ciencias Forestales, 9(47), 70–93. https://doi.org/10.29298/rmcf.v9i47.180

Mukhopadhyay, S., & Joy, V. C. (2016). Influence of leaf litter types on microbial functions and nutrient status of soil: Ecological suitability of forest trees for afforestation in tropical laterite wastelands. Soil Biology & Biochemistry, 42(12), 2306–2315. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2010.09.007

Olson, J. S. (1963). Energy storage and the balance of producers and decomposers in ecological systems. Ecology, 44(2), 322–331. https://doi.org/10.2307/1932179

Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. (2015). El trabajo de la FAO sobre el cambio climático. Conferencia de las Naciones Unidas sobre el cambio climático. http://www.fao.org/3/a-i5165s.pdf

Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, & Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. (2020). El estado de los bosques del mundo 2020. Los bosques, la biodiversidad y las personas. FAO, & PNUMA. https://doi.org/10.4060/ca8642es

Pascual-Córdova, G., Obrador-Olán, J. J., Carrillo-Ávila, E., García-López, E., Sánchez-Soto, S., Guerrero-Peña, A., & Ortiz-García, C. F. (2017). Indicadores de calidad del suelo en el agroecosistema caña de azúcar (Saccharum spp.). Revista de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Zulia, 35(1), 1–25. https://produccioncientificaluz.org/index.php/agronomia/article/view/27258

Peña-Peña, K., & Irmler, U. (2016). Moisture seasonality, soil fauna, litter quality and land use as drivers of decomposition in Cerrado soils in SE-Mato Grosso, Brazil. Applied Soil Ecology, 107, 124–133. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2016.05.007

Portilla Pinzón, D. Barragán Hernández, W. A., Carvajal Bazurto, C. T., Cajas Girón, Y. S., & Rivero Espitia, S. T. (2015). Establecimiento de sistemas silvopastoriles para la región Caribe. Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria. https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/12655

Prescott, C. E. (2005) Decomposition and mineralization of nutrients from litter and humus. In H. BassiriRad (Ed.), Nutrient acquisition by plants (Vol. 181, pp. 15–41). Springer Berlin. https://doi.org/10.1007/3-540-27675-0_2

Rutherford, P. M., McGill, W. B., Arocena, J. M., & Figueredo, C. (2008). Total nitrogen. In M. R. Carter, & E. G. Gregorich (Eds.), Soil sampling and methods of analysis (2nd ed.; Chapter 22; pp. 239–250). Taylor & Francis Group, LLC.

Sánchez, S., Crespo, G., & Hernández, M. (2007). Acumulación de hojarasca en un pastizal de Panicum maximum y en un sistema silvopastoril de Panicum maximum y Leucaena leucocephala. Pastos y Forrajes, 30(3), 357–371. https://bit.ly/3RTHsQa

Sánchez Fonseca, C., Lama, D., & Suatunce Cunuhay, P. (2008). Hojas caídas y aporte de nutrientes de diez especies forestales tropicales. Ciencia y Tecnología, 1(2), 73–78. https://doi.org/10.18779/cyt.v1i2.72

Socarrás, A. (2013). Mesofauna edáfica: indicador biológico de la calidad del suelo. Pastos y Forrajes, 36(1), 5-13. https://bit.ly/3BuMCNa

Soil Survey Staff. (2014). Claves para la taxonomía de suelos (12a ed.; Trad. C. A. Ortiz-Solorio, M. C. Gutiérrez-Casterona, & E. V. Gutiérrez-Casterona). Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. https://bit.ly/2LxcRts

Walkley, A., & Black, I. A. (1934). An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37(1), 29–38. https://doi.org/10.1097/00010694-193401000-00003

Zapata Cadavid A., & Silva Tapasco B. E. (2020). Sistemas silvopastoriles. Aspectos teóricos y prácticos (2da ed.). Corporación Autónoma Regional de Risaralda, & Centro para la Investigación en Sistemas Sostenibles de Producción Agropecuaria.

Published

09-09-2022

How to Cite

Tapia-Coronado, J. J., Contreras, J. L., Martínez-Atencia, J., López, L., & Rodríguez, J. L. (2022). Production and decomposition of leaf litter from forest species in silvopastoral systems, Valle del Sinu, Colombia. Agronomía Mesoamericana, 34(1), 49781. https://doi.org/10.15517/am.v34i1.49781

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