Comunicação Rafael Mulas e Francisco Lafuente

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Comunicação Rafael Mulas e Francisco Lafuente
Efectos de los cambios de uso y manejo
del suelo sobre la calidad y cantidad de
la materia orgánica edáfica
R. Mulas, F. Lafuente, M.B. Turrión, O. López y C. Ruipérez
Área de Edafología y Química Agrícola
E.T.S. Ingenierías Agrarias de Palencia
UNIVERSIDAD DE VALLADOLID
Proteção do Solo e Combate à Desertificação: oportunidade para
as regiões transfronteiriças. Bragança, 29 de outubro de 2012
Presentación
• Introducción
• Efecto de cambios de uso
• Efecto del tiempo transcurrido desde un
cambio de uso
• Efecto de algunos cambios de manejo
• Conclusión
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INTRODUCCIÓN: El suelo y su vulnerabilidad
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INTRODUCCIÓN: Materia orgánica
FASE LÍQUIDA O
GASEOSA
(50%)
MATERIA
ORGÁNICA
(5%)
LA MATERIA ORGÁNICA EDÁFICA
AIRE
(25%)
PROCESOS EDÁFICOS
MATERIA
MINERAL
(45%)
AGUA
(25%)
FASE
SÓLIDA
(50%)
Composición en volumen de un suelo franco limoso ideal para el
crecimiento de las plantas (Sparks, 2003)





Reciclado de nutrientes
Formación de la estructura del suelo
Secuestro de C
Retención hídrica
Disminución de la toxicidad de químicos
antropogénicos
 Suministro de C y energía a los
microorganismos del suelo
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INTRODUCCIÓN: Reservorios de Carbono
Ciclo del Carbono
Principales reservorios de C
(Lal, 2004)
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INTRODUCCIÓN: Degradación de suelos
DEGRADACIÓN DEL SUELO Y MATERIA ORGÁNICA
PRINCIPALES AMENAZAS PARA EL SUELO EN
LA UNIÓN EUROPEA (CEC, 2006)









Pérdida de materia orgánica
Erosión
Contaminación local y difusa
Sellado
Compactación
Reducción de la biodiversidad
Salinización
Inundaciones
Deslizamientos de tierras
Unión Europea: 45 % de los suelos Corg < 2 %
P. Ibérica: muchos suelos Corg < 1 %
Contenido de C orgánico en el horizonte superficial de los suelos
europeos (0-30 cm) (Van-Camp et al., 2004)
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INTRODUCCIÓN
MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO ANTE UN CAMBIO DE USO/MANEJO...
Modelo de Johnson, 1995
A/D
1
Sistema
estable
<1
1
Pérdida
Sistema
estable
>1
Reacumulación
1
Nuevo sistema
estable
Nuevo
uso/manejo
A
MOS
B
C
CAMBIO DE
USO
Tiempo
A: Acumulación de Materia Orgánica
D: Descomposición de Materia Orgánica
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INTRODUCCIÓN: Proyectos
Grupo de Investigación en Suelos: Calidad y Sostenibilidad
Diversos proyectos:
• “Secuestro de carbono asociado a los cambios de uso y de manejo en
suelos de la provincia de Palencia”
“Efectos del tipo de vegetación y cambio de uso del suelo en su capacidad
para capturar carbono y en la dinámica de la materia orgánica edáfica”
– Subvencionados por la Consejería de Educación de la Junta de Castilla y León. Años
2004-2006 y 2007-2009
• “Evolución de la materia orgánica en procesos de restauración mediante
adición de enmiendas orgánicas a suelos forestales quemados”.
– Subvencionado por Ministerio de Ciencia e Innovación. Años 2006-2009
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EFECTO DE LOS CAMBOS DE USO
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CAMBIOS DE USO: Objetivos generales
• Analizar los efectos del cambio de uso de un suelo
sobre el C orgánico, la capacidad de almacenamiento
de C y otras propiedades del suelo.
• Determinar qué usos de suelo o cubiertas vegetales
suponen mejoras en la sostenibilidad en relación con
la materia orgánica edáfica, con incrementos en la
fertilidad y en la conservación de los suelos.
• Comprobar la idoneidad de distintos parámetros
relacionados con la dinámica del C en el suelo como
indicadores de su estabilidad.
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PÁRAMOS DETRÍTICOS
TIERRA DE CAMPOS
Páramo Burgos
PÁRAMOS CALIZOS
Bragança
Montes
Torozos
MONTES
TOROZOS
TIERRA DE PINARES
Campiña Segoviana
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USOS DE VEGETACIÓN SELECCIONADOS
– PÁRAMOS DETRÍTICOS: Cultivo, Pinar, Rebollar *, Matorral.
– PÁRAMOS CALIZOS: Cultivo, Pinar, Encinar **, Herbazal.
– TOROZOS: Cultivo, Pinar, Encinar**, Vegetación herbácea.
– TIERRA DE CAMPOS: Cultivo, Pinar, Vegetación herbácea.
– TIERRA DE PINARES: Pinar, Cultivo.
*Q. pyrenaica **Q. ilex
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CAMBIOS DE USO DEL SUELO EN EL PÁRAMO
CALIZO CASTELLANO-LEONÉS
A/D
1
<1
1
>1
1
Monte de
MOS
Quercus ilex
P
Cultivo de
Cereal
R
Plantación de
Pinus halepensis
S. XIX
≈ 1960
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CAMBIOS DE USO: Diseño del muestreo
PINAR
ENCINAR
Camino
CULTIVO
Profundidad: 0 - 10 cm
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CAMBIOS DE USO: Parámetros estudiados
Entre otros:
• C orgánico (combustión, Leco CHN 2000)
• C fácilmente oxidable (Walkley y Black)
• C microbiano (Vance et al.)
• C respirado (Isermeyer)
• Cinética de mineralización
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Concentración de C orgánico por usos en cada zona
5
4
3
ab
%
%
b
ab
b
c
2
2
1
1
0
0
Cultivo
Pinar
Rebollar
Vegetación
potencial
Cultivo
Pinar
Usos
Vegetación
potencial
5
a
Corg
Corg
4
Tierra de Campos
4
b
a
3
%
3
%
Encinar
Usos
Páramos calizos (Torozos)
5
a
ab
4
a
3
Páramos calizos (Cerrato)
5
Páramos detríticos
c
ab
2
2
1
1
b
0
0
Cultivo
Pinar
Usos
Vegetación potencial
Cultivo
Pinar
Usos
Vegetación potencial
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Cantidades de C orgánico por usos en cada zona
Páramos detríticos
Páramos calizos (Cerrato)
a
50
a
Cantidad 0-10 + mantillo
Cantidad 0-10
45
Cantidad 0-10 + mantillo
35
Cantidad 0-10
a
a
Mg/ha
25
Mg/ha
30
20
b
40
35
a
b
ab
b
b
15
b
a
30
a
a
25
20
c b
15
10
10
5
5
0
0
Cultivo
Pinar
Rebollar
Usos
Vegetación
potencial
Cultivo
Pinar
Encinar
Vegetación
potencial
Usos
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Páramo
Cerrato
Detrit.
P (1)
Prof.
0-10 cm
*
20-40 %
R (2) *
~ 68 %
~ 40 %
En unos 40 años. Considerando el mantillo.
Resultados de Llorente en Páramos Calizos:
Prof.
P (1)
R (2)
0-10 cm
67 %
71 %
0-30 cm
47 %
90 %
(1)
(2)
P: Pérdida de C (sobre nivel inicial)
R: Recuperación de C (respecto a lo perdido P)
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Concentración de C oxidable por usos en cada zona
Páramos detríticos
5
%
3
ab
Cfox
b
a
b
2
bc
c
2
1
0
0
Pinar
Rebollar
Vegetación
potencial
b
Cfox
a
a
a
c
1
Cultivo
Corg
3
ab
a
ab
4
a
Corg
%
4
Páramos calizos (Cerrato)
5
b
Cultivo
Pinar
Encinar
Vegetación
potencial
Usos
Usos
Páramos calizos (Torozos)
5
a
4
Corg
Cfox
b
%
3
2
c
a
b
c
1
0
Cultivo
Pinar
Vegetación
potencial
Usos
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C de respiración por usos en cada zona
Páramos detríticos
100
a
C resp.
a
a
Encinar
Vegetación
potencial
80
b
60
b
40
c
mgC/kg dia
mgC/kg dia
a
C resp.
80
60
b
40
20
20
0
0
Cultivo
Pinar
Páramos
calizos (Torozos)
100
C resp.
80
kg-1
Pinar
Usos
d-1
CULTIVOS: 17-40 mgC
RESTO: 47-90 mgC kg-1 d-1
Tierra de Campos
100
C resp.
a
a
b
c
mgC/kg dia
80
60
40
Cultivo
Rebollar Vegetación
potencial
Usos
mgC/kg dia
Páramos calizos (Cerrato)
100
40
20
20
0
0
Cultivo
Pinar
Usos
Vegetación
potencial
b
60
c
Cultivo
Pinar
Vegetación
potencial
Usos
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Localización:
Páramos Detríticos
Profundidad: 2 – 5 cm
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3
m g C/g suelo
2,5
Cinética de mineralización de la materia orgánica
2
1,5
1
Co : pool C mineralizable
0,5
0
0
7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98
k: tasa de mineralización
Tiem po de incubación (días)
Cm = Co (1- e-kt)
Cok: tasa inicial de mineralización potencial
R2= 0.94-0.98; p˂0.001
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CAMBIOS DE USO: Conclusiones
• Se han encontrado diferencias significativas entre los distintos
usos del suelo, tanto en concentración de Corg como en su
contenido para los 10 cm superficiales + hojarasca.
• La capacidad de acumular carbono es diferente para los
suelos de las distintas comarcas naturales estudiadas.
• Resulta de interés considerar otros parámetros puesto que
aportan información complementaria para conocer la
estabilidad de distintos reservorios de carbono edáfico.
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CAMBIOS DE USO: Conclusiones
• Es importante para el mantenimiento de niveles de MO
apropiados para la protección del suelo, el mantenimiento de
sus funciones y la mitigación del cambio climático, la
reforestación de tierras agrícolas poco productivas o cuyo
cultivo se abandone.
• Es conveniente realizar estudios en cada zona de interés dada
la clara dependencia de las pérdidas de C y de sus posibles
recuperaciones de características climáticas y edáficas locales
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Efecto del tiempo transcurrido tras la
reforestación en el secuestro de C edáfico y
en su calidad.
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Material y métodos
LOCALIZACIÓN
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Material y métodos
CLIMA Y SUELOS
DE LA ZONA
P anual: 450mm
Tm anual: 12ºC
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Material y métodos
SELECCIÓN DE LAS PARCELAS
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Material y métodos
Suelo:
MUESTREO
•Profundidad 0-10 y 10-20
•Alterada
•Inalterada
Hojarasca:
•Marco de 25 x 25 cm
•Fresca + fragmentada
•Humificada
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Material y Métodos
•
Textura
•
pH (con pHmetro en suspensión 1:2.5)
•
C y N total (combustión seca LECO2000)
•
C y N de la biomasa microbiana (Vance et al.,1987)
•
C mineralizable (Alef, 1995)
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Resultados y discusión
CARBONO ORGÁNICO DEL SUELO
13
12
11
a
a
a
a
Corg (Mg/ha)
10
9
b
8
b
b
b
7
6
5
4
3
Rango:
Jov en
0
Viejo
Adulto
Uso: Agrícola
Rango:
Jov en
0
Viejo
Adulto
Prof
0_10
Prof
10_20
Uso: Forestal
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Resultados y discusión
INCREMENTO DE CARBONO ORGÁNICO
EDÁFICO RESPECTO AL CULTIVO
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Resultados y discusión
CARBONO TOTAL DE LA HOJARASCA
Las barras verticales indican intervalos
de confianza del 95%
30
25
aA
aA
Las barras verticales indican intervalos
de confianza del 95%
aA
20
16
A
aA
15
A
12
10
10
aB
5
bA
bA
bA
aB
aA
CT (Mg/ha)
CT (Mg/ha)
14
bA
8
6
4
aA
B
2
0
0
-5
Rango:
Adulto
Jov en
Rango:
Viejo
Estado: Humif icado
Adulto
Jov en
Viejo
copa
Bajo
copa
Fuera
-2
Joven
Adulto
Viejo
Rango
Estado: Inalterada
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Resultados y discusión
CARBONO SUELO MÁS HOJARASCA
Cs+h
Bajo copa
(Mg/ha)
Fuera copa
(Mg/ha)
Edad
Rango
1
Joven
20,76
22,65
8
Joven
23,42
27,13
10
Joven
20,18
16,70
14
Joven
27,39
21,49
15
Joven
23,38
17,15
18
Joven
46,05
21,28
22
Joven
23,98
19,97
35
Adulto
46,88
24,03
35
Adulto
45,31
16,40
45
Adulto
44,83
19,62
47
Adulto
69,22
16,12
60
Viejo
65,52
19,04
70
Viejo
34,54
19,46
70
Viejo
59,19
20,28
75
Viejo
67,80
24,09
Las barras verticales indican intervalos
de confianza del 95,00%
80
A
70
Carbono Bajo copa (Mg/ha)
Cs+h
A
60
50
40
B
30
20
10
Joven
Adulto
Viejo
Rango
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C microbiano
Resultados y discusión
INDICADORES BIOQUÍMICOS
pH
Respiración
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Conclusiones
 La reforestación dio lugar a un incremento de Corg (ΔCorg) entre parcelas
forestales y sus correspondientes agrícolas adyacentes, siendo mayor este
incremento cuanto mayor es la edad de la repoblación.
 El C acumulado en la hojarasca fue mayor a medida que las parcelas
reforestadas tuvieron más edad, produciéndose una estabilización de la
acumulación de carbono total existente en suelo más hojarasca (Csuelo+hojarasca) a
partir de los 20-30 años de edad.
 La reforestación con Pinus pinea provocó una acidificación del suelo que fue
mayor en los suelos bajo masas de mayor edad y repercutió en la actividad y
biomasa microbiana edáfica.
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36
Influencia del tipo de laboreo sobre la
concentración de C orgánico
Corg
%
Corg
%
2,5
a
2
2,5
2
a
b
1,5
1,5
1
1
0,5
0,5
0
0
Laboreo Tradicional
Siembra Directa
Tipo de Laboreo
MONTES TOROZOS
b
Laboreo Tradicional
Siembra Directa
Tipo de Laboreo
CAMPIÑA SEGOVIA
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37
(g/m2), profundidad 0-5 cm.
Cacumulado 0 5
1200
Parcela
A
B
C
D
E
1000
800
600
400
200
0
L
NL
LABOREO
(g/m2), profundidad 5-10 cm.
Cacumulado 5 10
670
Parcela
A
B
C
D
E
570
470
Tipo de laboreo y
contenido de C
orgánico
CAMPIÑA SEGOVIA
370
270
L
NL
LABOREO
Cacumulado 10 20
(g/m2), profundidad 10-20 cm.
600
Parcela
A
B
C
D
E
500
400
300
200
100
0
L
NL
LABOREO
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(g/m2), profundidad 0-5 cm.
de interacción0-5 cm.
P (mg/kg), Gráfico
profundidad
Parcela
A
B
C
D
E
1000
800
600
400
200
60
Olsenprof05
Cacumulado 0 5
1200
50
40
30
20
0
L
L
NL
LABOREO
de interación5-10 cm
P (mg/kg), Gráfico
profundidad
(g/m2), profundidad 5-10 cm.
Parcela
A
B
C
D
E
570
470
370
67
Olsenprof510
Cacumulado 5 10
670
270
57
47
37
27
17
L
NL
L
LABOREO
Parcela
A
B
C
D
E
500
400
300
200
100
0
NL
LABOREO
log10(Olsenprof1020)
600
L
NL
LABOREO
(g/m2), profundidad 10-20 cm.
Cacumulado 10 20
NL
LABOREO
Gráfico deprof.
Interacción
Log P (mg/kg),
10-20 cm.
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
L
NL
LABOREO
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39
Influencia del Aporte de compost sobre
la concentración de C orgánico
BURGOS
BURGOS
Area de Pinus pinaster quemada, reforestada con Pinus Pinea
y aporte de compost en hoyo de plantación.
Parcela de muestreo en zona
no quemada
Parcela de muestreo en
zona quemada
Situación antes del incendio
Incendio en Septiembre de 2004.
Muestreo de suelo en Abril 2007.
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41
SUELO
Arena gruesa (%)
44,0
14,7
Arena fina (%)
18,2
12,1
Limo (%)
11,4
16,1
HORIZONTES
Arcilla (%)
A
26,4
Bw
57,2
Profundidad (cm)
Elementos gruesos (%)
0-20
8,7
20-40
12,8
Arena
(%)
Tierragruesa
fina (%)
44,0
91,3
14,7
87,2
Arena
fina (%)(g/cm3)
Densidad
aparente
18,2
1,26
12,1
1,50
Limoreal
(%)(g/cm3)
Densidad
11,4
3,29
16,1
2,41
Arcilla (%)
Porosidad
(%)
26,4
62
57,2
38
Elementos
pH engruesos
H2O (%)
8,7
7,6
12,8
7,9
pH en
KCl
Tierra
fina
(%)
7,2
91,3
7,1
87,2
C.E.
(µS/cm)(g/cm3)
Densidad
aparente
323
1,26
333
1,50
Corg (g/kg)
Densidad
real (g/cm3)
25,09
3,29
13,25
2,41
N (g/kg)(%)
Porosidad
1,53
62
1,13
38
pH C/N
en H2O
16,4
7,6
11,7
7,9
MOen
pH
KCl
fox (%)
2,54
7,2
1,23
7,1
CaCO
C.E.
(µS/cm)
3 (%)
2,70
323
2,04
333
CorgSB
(g/kg)
COMPOST
Pasim
(mg/kg) pH
N (g/kg)
CIC
C/N
Humedad
Materia orgánica
K+ (cmol
suelo) total
MOfox
(%)
c/kg
Nitrógeno
100
25,09
COMPOSICIÓN
5,2
1,53
16,8
16,4
0,38
2,54
100
13,25
7,55
1,2
1,13
7,56 % (s.m. fresca)
26
11,7
52,26 % (s.m.seca)
1
1,23
1,99 % (s.m.seca)
DISEÑO EXPERIMENTAL
Proteção do Solo e Combate à Desertificação: oportunidade para as
regiões transfronteiriças. Bragança, 29 de outubro de 2012
43
Influencia del Aporte de compost sobre
la concentración de C orgánico
a a
b
b
ab
b
a
a
b
b
SUPERFICIAL (0-20cm)
PROFUNDO (20-40cm)
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regiões transfronteiriças. Bragança, 29 de outubro de 2012
44
Influencia del Aporte de compost sobre
la concentración de N orgánico
SUELO FRACCIONADO
APLICACIÓN DOSIS
PROFUNDIDAD
AG
(g/kg)
AF
(g/kg)
LIMO
(g/kg)
ARCILLA
(g/kg)
Testigo
0
Sup
1,13
1,00
1,39
2,43
Mezclado
3
Sup
1,00
1,58
1,51
2,30
Fondo
3
Sup
0,89
1,31
1,80
2,31
Testigo
0
Prof
0,68
0,89
1,11
2,08
Mezclado
3
Prof
1,16
1,17
1,13
2,04
Fondo
3
Prof
0,93
1,26
1,87
2,16
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45
Influencia del Aporte de compost sobre
la concentración de C orgánico
Proporción de C extraible con agua caliente por
tamaño de partícula
Proporción de C extraible con NaOH-pirofosfato por tamaño
de partícula
100%
100%
90%
90%
80%
80%
70%
Arcilla
60%
Limo
MOP
50%
70%
60%
50%
40%
40%
30%
30%
20%
20%
10%
10%
0%
0%
Q
Q-C4%
NQ
NQ-C4%
C
Q
Q-C4%
NQ
NQ-C4%
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C
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BIOMASA VEGETACIÓN
ACOMPAÑANTE
APLICACIÓN
DOSIS
BIOMASA (g/m2)
%
COBERTURA
BIOMASA/SUP CUB
(g/m2)
Testigo
0
178,82
80
227,7
Mezclado
1,5
399,92
93,6
432,85
Fondo
1,5
304,44
94,2
320,77
Mezclado
3
350,15
95
367,98
Fondo
3
362,59
92,6
385,71
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CONCLUSIONES

La reforestación de suelos agrícolas permite
recuperar en un plazo similar al de su uso los
niveles originales de materia orgánica. El empleo
de técnicas de laboreo de conservación provoca
un efecto similar.

La reforestación de suelos degradados sin
cobertura arbórea favorece la acumulación de
materia orgánica en el suelo. El aporte de materia
orgánica residual estabilizada podría acelerar la
recuperación de estos suelos.
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