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Tillage effects on soil quality after three years of irrigation in Northern Spain
(MDPI, 2017) Apesteguía Barberena, Marcos; Virto Quecedo, Íñigo; Orcaray Echeverría, Luis; Bescansa Miquel, Paloma; Enrique Martín, Alberto; Imaz Gurruchaga, María José; Karlen, Douglas; Ciencias del Medio Natural; Natura Ingurunearen Zientziak
Irrigation is being initiated on large areas of traditionally rainfed land to meet increasing global demand for food, feed, fiber and fuel. However, the consequences of this transition on soil quality (SQ) have scarcely been studied. Therefore, after previously identifying the most tillage-sensitive SQ indicators under long-term rainfed conditions, conversion of a research site on a Haplic Calcisol in Navarre, in northeast Spain provided an ideal location to reevaluate those SQ indicators after three years of irrigated management. The Soil Management Assessment Framework (SMAF) was used to test our hypothesis that adopting irrigation could change the sensitivity and importance of non-irrigated SQ indicators. Several soil physical, chemical, and biological indicators along with crop yields were used to evaluate SQ three years after initiating irrigation on a long-term conventional tillage (CT), minimum tillage (MT) and no-tillage (NT) study where either barley (Hordeum vulgare L.) or wheat (Triticum aestivum L.) was being grown. The results confirmed our hypothesis that irrigation would change the relative importance of various SQ indicators and suggested that some SMAF algorithms, such as those used to assess bulk density, needed to be recalibrated for these Mediterranean soils.
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Soil degradation and soil quality in Western Europe: current situation and future perspectives
(MDPI, 2015) Virto Quecedo, Íñigo; Imaz Gurruchaga, María José; Fernández Ugalde, Oihane; Gartzia Bengoetxea, Nahia; Enrique Martín, Alberto; Bescansa Miquel, Paloma; Ciencias del Medio Natural; Natura Ingurunearen Zientziak
The extent and causes of chemical, physical and biological degradation of soil, and of soil loss, vary greatly in different countries in Western Europe. The objective of this review paper is to examine these issues and also strategies for soil protection and future perspectives for soil quality evaluation, in light of present legislation aimed at soil protection. Agriculture and forestry are the main causes of many of the above problems, especially physical degradation, erosion and organic matter loss. Land take and soil sealing have increased in recent decades, further enhancing the problems. In agricultural land, conservation farming, organic farming and other soil-friendly practices have been seen to have site-specific effects, depending on the soil characteristics and the particular types of land use and land users. No single soil management strategy is suitable for all regions, soil types and soil uses. Except for soil contamination, specific legislation for soil protection is lacking in Western Europe. The Thematic Strategy for Soil Protection in the European Union has produced valuable information and has encouraged the development of networks and databases. However, soil degradation is addressed only indirectly in environmental policies and through the Common Agricultural Policy of the European Union, which promotes farming practices that support soil conservation. Despite these efforts, there remains a need for soil monitoring networks and decision-support systems aimed at optimization of soil quality in the region. The pressure on European soils will continue in the future, and a clearly defined regulatory framework is needed.
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Soil quality evaluation following the implementation of permanent cover crops in semi-arid vineyards. Organic matter, physical and biological soil properties
(Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), 2012) Virto Quecedo, Íñigo; Imaz Gurruchaga, María José; Fernández Ugalde, Oihane; Urrutia Larrachea, Idoia; Enrique Martín, Alberto; Bescansa Miquel, Paloma; Ciencias del Medio Natural; Natura Ingurunearen Zientziak
El establecimiento de cubiertas vegetales permanentes (PGC) en viñedos de zonas semiáridas, con manejo tradicional de suelo desnudo mediante laboreo y aplicación de herbicidas, es controvertido, porque tiene ventajas agronómicas y ambientales, pero puede inducir cambios negativos en la calidad física del suelo. Los objetivos de este trabajo fueron: (i) avanzar en el conocimiento del efecto de la implantación de PGC en la calidad física y biológica del suelo, e (ii) identificar los indicadores de calidad del suelo más apropiados para suelos calizos de viñedo en una zona semiárida. Se determinaron propiedades físicas y biológicas clave en un Calcisol Cámbico con PGC de diferente edad (1 y 5 años), con un control manejado convencionalmente. El análisis de correlaciones mostró una relación directa entre la estabilidad estructural (WSA), la capacidad de retención de agua útil (AWC), la biomasa microbiana y las actividades enzimáticas del suelo bajo PGC. El contenido de C orgánico total (SOC) y lábil (POM-C) estuvo también correlacionado con los parámetros microbianos. Los indicadores de calidad del suelo más sensibles se identificaron mediante análisis factorial por componentes principales (PCA). La actividad de lombrices, AWC, WSA, SOC y POM-C mostraron el mayor peso en los dos factores obtenidos con PCA, por lo que estas propiedades pueden considerarse indicadores adecuados de la calidad del suelo en este agrosistema. Estos resultados indican que tanto los atributos físicos como biológicos del suelo son diferentes bajo PGC, y necesitan ser evaluados al estudiar las consecuencias de su introducción en suelos de viñedo.
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Casting activity of scherotheca gigas in no-till Mediterranean soils: role in organic matter incorporation and influence of aridity
(Hindawi / Wiley, 2010) Bescansa Miquel, Paloma; Virto Quecedo, Íñigo; Fernández Ugalde, Oihane; Imaz Gurruchaga, María José; Enrique Martín, Alberto; Ciencias del Medio Natural; Natura Ingurunearen Zientziak
The behaviour of earthworms, their role in organic matter incorporation into the soil, and the influence of aridity in such processes in arid and semiarid regions have scarcely been studied. In this study, physico-chemical analyses of the casts and the surrounding no-till agricultural soils of three experimental sites representing an aridity gradient in Navarre (NW Spain) were done. The casts were formed by the activity of the only anecic species, Scherotheca gigas (Dug`es, 1828), ubiquitous in no-till soils in this region.We observed a significant depletion of clay and higher concentration of total organic C and labile C in the form of particulate organic matter (POM) in the casts as compared to the surrounding soil, suggesting selective ingestion of soil by S. gigas. This, together with the observation of increased concentration in POM with increasing aridity, suggests a major role of this species in the observed progressive gains of organic C stocks in no-till soils in the region.
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Effect of irrigation on carbonate dynamics in a calcareous soil using isotopic determinations
(Universia, 2019) De Soto García, Isabel Sonsoles; Virto Quecedo, Íñigo; Barré, Pierre; Enrique Martín, Alberto; Zientziak; Institute on Innovation and Sustainable Development in Food Chain - ISFOOD; Ciencias
Este artículo evalúa el efecto del regadío en la dinámica de los carbonatos en suelos agrícolas. Se ha estudiado la proporción y distribución de carbonatos pedogénicos en las fracciones granulométricas de un suelo en regadío y en secano, usando la firma isotópica de C de los carbonatos. El regadío puede alterar la distribución de los carbonatos del suelo y producir una acumulación preferencial de carbonatos pedogénicos (87% al 92% con riego frente a 61% al 74% sin riego) en las fracciones más finas.
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Oinez Basoa: using school-managed afforested land for soil education in Navarre, Spain
(Universia España, 2019) Virto Quecedo, Íñigo; Imbert Rodríguez, Bosco; Peralta de Andrés, Francisco Javier; De Soto García, Isabel Sonsoles; González Tejedor, Iñaki; Antón Sobejano, Rodrigo; López Goñi, Irene; Martínez, Maite; Arias, Isabel; Enrique Martín, Alberto; Ciencias; Zientziak; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
El estudio del suelo en la educación secundaria es un tema de debate ya que, a pesar de la creciente preocupación por el suelo en las ciencias ambientales, sigue siendo poco considerado en los planes de estudio y programas oficiales de educación preuniversitaria. En este trabajo presentamos los resultados de un estudio de caso realizado con una clase de 4º grado de educación secundaria obligatoria, donde se utilizó una secuencia didáctica que incluye datos reales obtenidos en una cronosecuencia de reforestación. La repoblación forestal formó parte de las actividades realizadas por la red de escuelas a las que pertenecía la escuela, con el objetivo de mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero resultantes de su actividad anual de recaudación de fondos. En un primer paso, se determinaron una serie de indicadores edáficos y de la vegetación en el suelo reforestado, utilizando un enfoque de espacio por tiempo con un suelo cultivado cercano (correspondiente a la situación original del suelo reforestado) y un bosque maduro (similar a la situación objetivo de la reforestación). Se observó que los índices de biodiversidad de plantas, carbono de la biomasa microbiana y C orgánico total, y los de descomposición de la materia orgánica en el suelo reforestado se encontraron en una situación intermedia entre el suelo cultivado y el bosque maduro. En particular, se verificó un secuestro efectivo de C atmosférico a partir de una diferencia de 12,41 ± 1,06 Mg de C orgánico por hectárea en el suelo reforestado en comparación con el control cultivado. Los datos emitidos a partir de este análisis se utilizaron para preparar una actividad de aprendizaje cooperativo de tipo puzzle, que se integró en la secuencia didáctica diseñada para introducir los conceptos de sucesiones ecológicas y el ciclo del carbono. Esta propuesta se centró especialmente en el papel del suelo como omponente del ecosistema y dentro del ciclo del C. El éxito de la implementación de esta secuencia se probó utilizando test de conocimientos previos y finales. Los resultados de estas pruebas mostraron una mejora general (42,8 puntos en la prueba final frente a 23,3 en la prueba inicial) en relación con los conceptos evaluados. Sin embargo, se observaron diferencias en relación a la progresión realizada por los estudiantes, que fue mejor en las preguntas relacionadas con los ecosistemas que en las directamente relacionadas con el suelo como consecuencia del peor conocimiento previo sobre el suelo. A partir de estos resultados, llegamos a la conclusión de que el desarrollo de herramientas educativas que permitan a los estudiantes de secundaria abordar casos reales en las que el suelo se considera un componente clave del ecosistema, puede ser eficaz para avanzar hacia un aprendizaje significativo sobre los suelos y las propiedades del suelo, que parecen no suficientemente entendidos por los alumnos de educación secundaria.
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Effect of stoniness on the hydraulic properties of a soil from an evaporation experiment using the wind and inverse estimation methods
(MDPI, 2019) Arias Fariñas, Nerea; Virto Quecedo, Íñigo; Enrique Martín, Alberto; Bescansa Miquel, Paloma; Walton, Riley; Wendroth, Ole; Zientziak; Institute on Innovation and Sustainable Development in Food Chain - ISFOOD; Ciencias
Stony soils are distributed all over the world. The study of their characteristics has gained importance lately due to their increasing use as agricultural soils. The effect that rock fragments exert on the soil hydraulic properties is difficult to measure in situ, and is usually derived from the fine earth properties. However, the corrections used so far do not seem accurate for all types of stony soils. Our objective was to assess the adequacy of estimating the hydraulic properties of a stony soil from the fine earth ones by correcting the latter by the volume occupied by rock fragments. To do that, we first assessed the validity of different approaches for estimating the hydraulic properties of a stone-free and a stony (40% rock fragments) cylinder prepared with samples from the same silt loam soil. The functions relating to the soil hydraulic properties (-h, K-h-) were estimated by the Wind method and by inverse estimation, using data from an evaporation experiment where the soil water content and pressure head were measured at different soil depths over time. Results from the evaporation experiment were compared to those obtained by applying the equation that corrects fine earth properties by the rock fragments volume. Wind and the Inverse Estimation methods were successfully applied to estimate soil water content and hydraulic conductivity from the stony soil experiment, except for some uncertainties caused by the limited range of suction in which the experiment was conducted. The application of an equation for adjusting the soil water content at different pressure heads (allowing for defining the soil water retention curve, SWRC), and the unsaturated hydraulic conductivity (K) directly from the stone content was not satisfactory. K values obtained from the measured data were higher than those inferred by the correcting equation in the wet range, but decreased much faster with a decreasing pressure head. The use of this equation did therefore not take into account the effect that the creation of lacunar pores by the presence of rock fragments likely exerts on water flow processes. The use of such correction needs therefore to be revised and new approaches are needed for estimating the hydraulic conductivity in stony soils. In relation to SWRC, a new equation to calculate the water content of a stony soil accounting for the influence of possible lacunar pores is proposed.