MICROBIAL METABOLIC ACTIVITY AS LEGACY OF AGRICULTURAL MANAGEMENT IN MAIZE AGROECOSYSTEMS FROM MEXICO HIGHLANDS | ACTIVIDAD METABÓLICA MICROBIANA COMO LEGADO DEL MANEJO AGRÍCOLA EN AGROECOSISTEMAS DE MAÍZ DE VALLES ALTOS MÉXICO

Inglés. Background. Soil ecological functions such as C mineralization, enzyme activity, and microbial biomass determine the maintenance of soil fertility in the short and long term. Microbial activity is a sensitive indicator of changes in soils under agricultural management. Objective. Evaluate the metabolic response of soil microbial communities in two temperate maize agroecosystems with different management intensities. Methodology. This study evaluated total soil nutrient concentrations, C mineralization, and microbial metabolic activity by comparing two agricultural regimes. The first one is an intensive regime (IR) characterized by the exclusive use of synthetic fertilizers in a maize monoculture. The second one is a traditional regime (TR) characterized by the use of mixtures of organic matter (maize and bean residues and manure) with synthetic fertilizers in a rotation system of maize and beans. Physical, chemical, and biological properties were tested in the laboratory, and the specific enzyme activity (SEA) and metabolic quotient (qCO2) were calculated. Results. Total soil C concentration was 19% higher in TR (26.6 mg g-1) than in IR (5.1 mg g-1); total C biomass was 30% higher in TR (279 mg C g-1) versus IR (83.9 mg C g-1), and potential C mineralization was 40% higher in TR (356 µg C g-1 d-1) than IR (214 µg C g-1 d-1); in contrast, SEA and qCO2 were lower in TR versus IR. These results support the hypothesis that the microbial community is more efficient under TR than IR because it produces extracellular and intracellular enzymes while growing in biomass. Implications. The present study provides new information about the effect of agricultural management on microbial activity, which is important for farmers not only in Mexico Highlands but also in any agricultural scenario exposed to changes in management practices. Conclusions. Assessment of biological soil properties is a sensitive indicator of changes in soil properties induced by management. Metabolic indices are suitable for the evaluation of ecological functions in cultivated soils.

Español; castellano. Antecedentes. Las funciones ecológicas del suelo como la mineralización de C, la actividad enzimática y la biomasa microbiana determinan el mantenimiento de la fertilidad del suelo a corto y largo plazo. La actividad microbiana es un indicador sensible de cambios en los suelos bajo manejo agrícola. Objetivo. Evaluar la respuesta metabólica de la comunidad microbiana en dos agroecosistemas de maíz con diferente intensidad de manejo. Metodología. Este estudio evalúa la concentración total de nutrientes del suelo, la mineralización potencial de C y la actividad metabólica mediante la comparación de dos regímenes de manejo agrícola. El primero, es un régimen intensivo (RI) caracterizado por el uso exclusivo de fertilizantes sintéticos en un monocultivo de maíz. El segundo, es un régimen tradicional  (RT) caracterizado por utilizar mezcla de materia orgánica (residuos de maíz, frijol y estiércol) con fertilizantes sintéticos como fertilizantes, en un sistema de rotación de maíz y frijol. Las propiedades físicas, químicas y biológicas se evaluaron en laboratorio y se calcularon la actividad enzimática específica (AEE) y el cociente metabólico (qCO2). Resultados. La concentración total de C en el suelo fue 81% mayor en el RT (26.6 mg g-1) que en RI (5.1 mg g-1); la biomasa de C total fue un 70% más alta en el régimen tradicional (279 mg C g-1) que en el RI (83,9 mg g-1) y la mineralización potencial de C fue del 40% mayor en RT (356 µg C g-1 d-1 que en RI (214), pero SEA y qCO2 fueron menores en RT. Estos resultados apoyan la hipótesis de que la comunidad microbiana es más eficiente en RT que RI porque produce enzimas extracelulares e intracelulares y al mismo tiempo crece en biomasa. Implicaciones. Este estudio presenta información nueva del efecto del manejo agrícola sobre la actividad microbiana del suelo en suelos de origen volcánico del centro de México. Conclusiones. La evaluación de las propiedades biológicas del suelo es un indicador sensible de los cambios en las propiedades edáficas inducidos por el manejo agrícola. Los índices de metabolismo microbiano son precisos para evaluar las funciones ecológicas de suelos cultivados.