Carbon losses by tillage under semi-arid Mediterranean rainfed agriculture (SW Spain)

Abstract

[EN]: Conservation tillage has been promoted as a solution to counteract constraints caused by intensive agriculture. In this work the effects of two conservation tillage systems, reduced tillage (RT) and no-tillage (NT) were compared to the traditional tillage (TT) in a long- (15 years, RT) and short-term experiment (3 years, NT). Both experiments were carried out under semi-arid, rainfed agriculture of Mediterranean SW Spain. Tillage caused a sharp increase in soil CO2 emissions immediately after tillage implementation, with a maximum value of 6.24 g CO2 m-2 h-1 under long-term TT treatment. Along the year, losses of carbon through CO2 emission were higher (905 and 801 g C m-2 year-1 for the long- and shortterm TT treatments respectively), than those estimated for conservation systems (764 and 718 g C m-2 year-1 for RT and NT respectively). Conservation tillage systems accumulated more soil organic carbon (SOC) in surface than the corresponding TT treatments (1.24 and 1.17 times greater for RT and NT, respectively, at 0-10 cm depth). Despite SOC accumulation would be moderate other variables related to soil quality, such as dehydrogenase activity, can be consistently increased in soil surface in conservation tillage, as the stratification ratio values indicated. Crop yields in conservation tillage were similar to or even greater than those obtained in TT. The agricultural (soil quality) and environmental (less CO2 emission to the atmosphere) benefits derived from conservation tillage make this system recommendable for semi-arid Mediterranean rainfed agriculture.

[ES]: El laboreo de conservación representa una solución para contrarrestar las limitaciones de la agricultura intensiva. En este trabajo se comparó el efecto de dos sistemas de laboreo de conservación, laboreo reducido (RT) y no-laboreo (NT), con laboreo tradicional (TT) en un experimento de larga duración (15 años, RT) y otro de corta duración (3 años, NT), bajo condiciones semi-áridas mediterráneas de secano (SE España). El laboreo aumentó las emisiones de CO2 en el momento de las labores, con un valor máximo de 6,24 g CO2 m-2 h-1 bajo el tratamiento TT del experimento de larga duración. A lo largo del año, las pérdidas de carbono CO2 fueron mayores (905 y 801 g C m-2 año-1 para los tratamientos TT de larga y corta duración, respectivamente) que las estimadas bajo laboreo de conservación (764 y 718 g C m-2 año-1 para RT y NT, respectivamente). Los sistemas de laboreo de conservación acumularon más carbono orgánico total (SOC) en superficie que sus correspondientes tratamientos TT (1,24 y 1,17 veces mayor para RT y NT, respectivamente, profundidad 0-10 cm). A pesar de la moderada acumulación de SOC, otras variables de calidad de suelo, como la actividad deshidrogenasa, pueden aumentar considerablemente en superficie bajo laboreo de conservación, así como valores de razón de estratificación. La producción del cultivo en laboreo de conservación fue similar o mayor que en TT. Los beneficios agrícolas del laboreo de conservación (calidad del suelo) y medioambientales (menores emisiones de CO2 a la atmósfera), hacen a este sistema recomendable para condiciones mediterráneas semi-áridas de secano.