DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2026.110261
تاريخ النشر: 2026-01-23
المؤلف: Laura L. de Sosa وآخرون
الموضوع الرئيسي: ديناميات الكربون والنيتروجين في التربة
نظرة عامة
تدرس الدراسة آثار نفايات معصرة الزيتون المخصبة (الألبرخو) وأنظمة إدارة الرعي المختلفة على خصائص التربة، والمجتمعات الميكروبية، وتحرير الكربون (C) في منطقة ديسا البحر الأبيض المتوسط. تشير النتائج إلى أن استبعاد الماشية عزز بشكل كبير محتوى الكربون (C) والنيتروجين (N) في التربة، حيث كان إجمالي الكربون (TC) أعلى بنسبة 42% و52% في قطع الأراضي المستبعدة مقارنة بالرعي الخيلي والضأن، على التوالي. زادت تطبيقات السماد العضوي بشكل ملحوظ من الفوسفور المتاح للنباتات (P) والبوتاسيوم (K) في التربة المتدهورة التي ترعاها الخيول ولكنها لم تغير بشكل كبير TC أو إجمالي النيتروجين (TN). بدلاً من ذلك، أحدثت تغييرات في تركيب المجتمع الميكروبي، خاصة بين مجموعات البكتيريا القليلة المغذيات والكثيرة المغذيات، بينما ظلت تنوع الميكروبات بشكل عام مستقرًا.
تكشف النتائج أن تأثير التعديلات العضوية يعتمد على السياق، ويتأثر بتاريخ الرعي وخصوبة التربة الأولية. من الجدير بالذكر أن السماد قلل من معدلات تحرير الكربون الأولية والتنفس التراكمي، مما يشير إلى أن استقراره الكيميائي العالي ومحتوى الكربون القابل للتحلل المنخفض أثر على استراتيجيات استخدام الكربون الميكروبية. بينما لم يؤدِ السماد إلى زيادات كبيرة في إجمالي C أو TN، فقد عمل كعامل موازن للمغذيات، خاصة في التربة المتنوعة للضأن. تؤكد الدراسة على أهمية دمج التعديلات العضوية مع إدارة الرعي المخصصة لتحسين ديناميات المغذيات ووظيفة الميكروبات في المراعي البحر الأبيض المتوسط. ومع ذلك، فهي تسلط الضوء أيضًا على الحاجة إلى مزيد من البحث عبر مواقع وأنواع سماد متنوعة للتحقق من هذه النتائج وتعزيز ممارسات الإدارة المستدامة.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على الدور الحاسم للممارسات الزراعية المستدامة في تعزيز التفاعلات البيولوجية المفيدة داخل النظم البيئية الزراعية. وتبرز أن هذه التفاعلات ضرورية للحفاظ على صحة التربة، وتحسين دورات المغذيات، وضمان الإنتاجية على المدى الطويل. تُعطى الأولوية لاستراتيجيات الزراعة العضوية، وخاصة استخدام التعديلات العضوية مثل السماد وإدارة الماشية المستدامة، لتحسين بنية التربة، وزيادة المادة العضوية في التربة (SOM)، وتحفيز المجتمعات الميكروبية الحيوية للعمليات البيوجيوكيميائية. يُلاحظ أن تطبيق السماد العضوي له القدرة على تعزيز خصوبة التربة وتنظيم دورات المغذيات، بينما يدعم أيضًا مبادئ الاقتصاد الدائري من خلال إعادة استخدام النفايات العضوية محليًا.
تناقش الورقة تعقيدات التعديلات العضوية، وخاصة كيف يمكن أن يؤثر أصلها وتركيبها الكيميائي على معدلات تحرير الكربون العضوي وتأثير التهيئة (PE)، الذي يؤثر على تحلل SOM الأصلي. وتؤكد على أهمية اختيار التعديلات العضوية التي توازن بين دعم الميكروبات ومنع فقدان SOM المتسارع. بالإضافة إلى ذلك، يتم استكشاف دور إدارة الماشية في تشكيل خصائص التربة وديناميات الميكروبات، مع تسليط الضوء على الممارسات المستدامة مثل الرعي الدائري كأمر مفيد. تهدف الدراسة إلى التحقيق في التأثيرات المشتركة لتطبيق السماد وإدارة الماشية على معدلات تحرير الكربون في التربة، وPE، وديناميات المجتمع الميكروبي، مقترحة أن هذه العوامل تؤثر بشكل كبير على استدامة التربة واحتجاز الكربون.
طرق
تحدد قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. توضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، ومعدات، وعينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم الظروف التجريبية، مثل درجة الحرارة، والمدة، وأي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. بشكل عام، يعد هذا القسم حاسمًا لفهم الإطار الذي أجريت فيه الأبحاث ولتقييم موثوقية النتائج التي تم الحصول عليها.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المستخدم للتنبؤ يتماشى بشكل وثيق مع البيانات الملاحظة، كما يتضح من معامل التحديد العالي ($R^2$)، مما يشير إلى قوة تفسيرية قوية. يتم الإبلاغ عن نتائج عددية محددة، مثل القيم المتوسطة والانحرافات المعيارية، لتوفير نظرة شاملة على مجموعة البيانات. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول سؤال البحث، داعمة الفرضيات الأولية ومقترحة طرقًا لمزيد من الاستكشاف.
مناقشة
استهدفت الأبحاث التي أجريت في “كورتيو إل بورتو” في إشبيلية، إسبانيا، التحقيق في آثار تطبيق السماد وإدارة الماشية على خصائص التربة وديناميات الكربون. كانت المزرعة، التي تزرع أساسًا أشجار الزيتون تحت إدارة عضوية، تستخدم نهج الزراعة بدون حرث ودمج الماشية لإدارة الغطاء النباتي. تم جمع عينات التربة من ثلاث مناطق متميزة: استبعاد الماشية، الخيول، والأغنام، مع تحليل لاحق يكشف عن اختلافات كبيرة في الخصائص الكيميائية للتربة تأثرت بإضافة السماد وإدارة الماشية. من الجدير بالذكر أن تطبيق السماد حسّن مستويات الفوسفور المتاح (P_avail)، خاصة في منطقة الخيول، التي أظهرت زيادة بنسبة 243% بعد المعالجة، بينما حافظت منطقة الأغنام على أعلى محتوى من P_avail بشكل عام.
كما قيمت الدراسة تحرير الكربون وتأثير التهيئة (PE) على مدى فترة حضانة مدتها 84 يومًا. أشارت النتائج إلى أن السماد قلل بشكل كبير من معدلات تحرير الكربون الأولية عبر جميع المعالجات، مع ملاحظة أكبر التخفيضات في تربة الأغنام. كما تأثر الكربون المتراكم المحرر بتطبيق السماد، مما يبرز تفاعلًا معقدًا بين آثار السماد وأنظمة إدارة الماشية. تشير النتائج إلى أن فعالية تعديلات السماد تعتمد على الظروف الأولية للتربة وشدة الرعي، مع تداعيات على الممارسات الزراعية المستدامة التي تهدف إلى تعزيز صحة التربة واحتجاز الكربون.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2026.110261
Publication Date: 2026-01-23
Author(s): Laura L. de Sosa et al.
Primary Topic: Soil Carbon and Nitrogen Dynamics
Overview
The study investigates the effects of composted olive mill waste (alperujo) and various grazing management regimes on soil properties, microbial communities, and carbon (C) mineralization in a Mediterranean dehesa. Results indicate that livestock exclusion significantly enhanced soil carbon (C) and nitrogen (N) contents, with total carbon (TC) being 42% and 52% higher in exclusion plots compared to equine and ovine grazing, respectively. Compost application notably increased plant-available phosphorus (P) and potassium (K) in degraded equine-grazed soils but did not significantly alter TC or total nitrogen (TN). Instead, it induced shifts in microbial community composition, particularly among oligotrophic and copiotrophic bacterial groups, while overall microbial diversity remained stable.
The findings reveal that the impact of organic amendments is context-dependent, influenced by grazing history and initial soil fertility. Notably, compost reduced initial C mineralization rates and cumulative respiration, suggesting that its high chemical stability and low labile C content affected microbial carbon-use strategies. While compost did not lead to significant increases in total C or TN, it served as a nutrient-balancing agent, particularly in heterogeneous ovine soils. The study emphasizes the importance of integrating organic amendments with tailored grazing management to optimize nutrient dynamics and microbial function in Mediterranean rangelands. However, it also highlights the need for further research across diverse sites and compost types to validate these findings and enhance sustainable management practices.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the critical role of sustainable agricultural practices in enhancing beneficial biological interactions within agroecosystems. It highlights that these interactions are essential for maintaining soil health, optimizing nutrient cycles, and ensuring long-term productivity. Organic farming strategies, particularly the use of organic amendments like compost and sustainable livestock management, are prioritized to improve soil structure, increase soil organic matter (SOM), and stimulate microbial communities vital for biogeochemical processes. Compost application is noted for its ability to enhance soil fertility and regulate nutrient cycles, while also supporting circular economy principles through the local reuse of organic waste.
The paper discusses the complexities of organic amendments, particularly how their origin and chemical composition can influence organic carbon mineralization rates and the priming effect (PE), which affects the decomposition of native SOM. It underscores the importance of selecting organic amendments that balance microbial support with the prevention of accelerated SOM loss. Additionally, the role of livestock management in shaping soil properties and microbial dynamics is explored, with sustainable practices like rotational grazing being highlighted as beneficial. The study aims to investigate the combined effects of compost application and livestock management on soil carbon mineralization rates, PE, and microbial community dynamics, positing that these factors significantly influence soil sustainability and carbon sequestration.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the protocols followed for data collection, including any statistical analyses applied to interpret the results.
Additionally, the section may describe the experimental conditions, such as temperature, duration, and any controls implemented to validate the findings. Overall, this section is crucial for understanding the framework within which the research was conducted and for assessing the reliability of the results obtained.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Additionally, the results demonstrate that the model used for predictions aligns closely with the observed data, as evidenced by a high coefficient of determination ($R^2$), indicating a strong explanatory power. Specific numerical results, such as mean values and standard deviations, are reported to provide a comprehensive overview of the dataset. Overall, the findings contribute valuable insights into the research question, supporting the initial hypotheses and suggesting avenues for further exploration.
Discussion
The research conducted at “Cortijo el Puerto” in Seville, Spain, aimed to investigate the effects of compost application and livestock management on soil properties and carbon dynamics. The farm, primarily cultivating olive trees under organic management, utilized a no-till farming approach and integrated livestock for vegetation management. Soil samples were collected from three distinct areas: livestock exclusion, equine, and ovine, with subsequent analyses revealing significant variations in soil chemical characteristics influenced by both compost addition and livestock management. Notably, compost application improved available phosphorus (P_avail) levels, particularly in the equine area, which showed a 243% increase post-treatment, while the ovine area maintained the highest P_avail content overall.
The study also assessed carbon mineralization and the priming effect (PE) over an 84-day incubation period. Results indicated that compost significantly reduced initial carbon mineralization rates across all treatments, with the most pronounced reductions observed in ovine soils. The cumulative carbon mineralized was also influenced by compost application, highlighting a complex interaction between compost effects and livestock management systems. The findings suggest that the effectiveness of compost amendments is contingent upon initial soil conditions and grazing intensity, with implications for sustainable agricultural practices aimed at enhancing soil health and carbon sequestration.