Assessment and modelling of organic carbon dynamic in soils of Chile

La comprensión y predicción de los cambios en el contenido del carbono orgánico del suelo (SOC) es fundamental para desarrollar estrategias que aseguren una mitigación efectiva del cambio climático y la productividad agrícola a largo plazo. Los cambios en el SOC pueden variar según las diferentes condiciones del suelo y del clima, sin embargo, esto sigue siendo un área activa de investigación, ya que el contenido de SOC no siempre responde de manera predecible, debido a su dependencia de las propiedades específicas de cada ecosistema. En esta tesis, evaluamos los cambios espaciales y temporales de SOC a lo largo de diferentes condiciones climáticas, tipos y usos de suelo. Además, estudiamos las propiedades químicas, físicas y microbiológicas asociadas con la dinámica de SOC en Chile. En este trabajo buscamos encontrar evidencia de los cambios de SOC en suelos cultivables en las últimas tres o cuatro décadas y comprender los principales factores involucrados para el futuro mejoramiento o desarrollo de herramientas de simulación de la dinámica de SOC. Las muestras de suelo se analizaron en relación al contenido total de C, N, estabilidad de agregados, textura, densidad aparente, pH, fracción lábil, atributos microbianos y propiedades espectrales. Nuestros hallazgos muestran que las mayores pérdidas de SOC se produjeron en áreas semiáridas y subhúmedas durante el marco de tiempo considerado, disminuyendo sus reservas iniciales de C en un 24,2% y un 26,7%, respectivamente, lo que es consistente con el mayor contenido de fracción lábil encontrados en estas áreas. Los resultados también indican que en las regiones más frías y más húmedas, los contenidos de SOC se mantuvieron estables o aumentaron con el tiempo. Entre los tipos de suelos, los Mollisoles mostraron las mayores pérdidas (29.9% de reducción entre las fechas de muestreo). Los resultados de espectroscopía indicaron que las bandas de minerales para arcillas y silicatos se asociaron con los sitios que muestran mayor almacenamiento de SOC, lo que sugiere que la protección mineral desempeñó un papel importante en la acumulación de SOC a largo plazo en áreas semiáridas. Los regímenes climáticos desempeñaron un papel importante en la estructura de la comunidad microbiana. La composición de la comunidad fue controlada en gran medida mediante las fracciones lábiles, en las que miembros de los phyla Bacteroidetes, Proteobacteria y Archaea se asociaron con una menor disponibilidad de agua y menores contenidos de SOC. El modelo RothC, el cual es ampliamente utilizado, fue una herramienta efectiva para reproducir la dinámica y las tendencias históricas de los contenidos de SOC en sitios con cultivo anuales (trigo y maíz), sin embargo, el modelo se desempeñó bien bajo ciertas condiciones climáticas y de tipo de suelo en Chile. Dadas las limitaciones del modelo, proponemos que los modelos matemáticos se pueden desarrollar teniendo en cuenta los atributos microbianos y el mecanismo de protección de SOC específico del sitio. Esta tesis analiza el papel de las propiedades de los ecosistemas como un factor limitante en las pérdidas de carbono, examina el impulsor más importante de la dinámica de SOC en Chile y evalúa el uso de un modelo del carbono orgánico para abordar la restauración y adaptación a las tendencias futuras en el contexto del cambio global.