Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47946
ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-7632-2474
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Reabilitação da biodiversidade e funções ecológicas dos solos em agroecossistemas alto-andinos do Equador sobre Cangahua
Alternate title (s): Rehabilitación de la biodiversidad y las funciones ecológicas de los suelos en los agroecosistemas altoandinos de Ecuador sobre cangahua
Author: Parra León, Vicente Javier
First Advisor: Vasconcelos, Heraldo Luis de
First member of the Committee: ferreira, Adão Siqueira
Second member of the Committee: Moreira, Ana Silvia Franco Pinheiro
Third member of the Committee: Santos, Diego dos
Fourth member of the Committee: Sherwood , Stephen Garrett
Summary: La sostenibilidad de los agroecosistemas altoandinos depende de la dinámica del carbono orgánico del suelo (COS), la actividad microbiana y el mantenimiento de las funciones ecológicas, particularmente en suelos con cangahua, un material volcánico endurecido altamente susceptible a la degradación. Este estudio integró los efectos de diversas prácticas de manejo del suelo agroecológico, tradicional, barbecho y ecosistema degradado como control sobre la descomposición de la materia orgánica, contenido de carbono, respiración, diversidad microbiana y funcionalidad biogeoquímica en dos localidades de la Sierra ecuatoriana: Cacha (Chimborazo) y La Merced (Pichincha), con contrastes históricos de rehabilitación (5 frente a 15 años, respectivamente). La metodología combinó el índice de bolsas de té (green y rooibos) para estimar tasas de descomposición de materiales lábiles y recalcitrantes, determinación de COS por pérdida por ignición, medición de la respiración con el método Solvita®, se evaluaron también indicadores microbiológicos (microbiomasa, relación hongo/bacteria) y faunísticos (abundancia de lombrices y artrópodos), mediante muestreos realizados en parcelas con al menos cinco años de intervención en Cacha y quince en La Merced, complementados con análisis estadísticos multivariados (PCA y PERMANOVA). Se empleó un diseño de muestreo factorial completo con 24 unidades para la toma de muestras, lo que permitió evaluar efectos de manejo, sitio e interacción. Los resultados mostraron que el manejo agroecológico potenció consistentemente la descomposición de té verde y la acumulación de COS en comparación con los manejos tradicional, barbecho y degradado, observándose además que La Merced presentó tasas generalmente superiores a Cacha, reflejando tanto diferencias climáticas como históricas de manejo. En general los tres manejos presentaron resultados diferentes del ecosistema degradado (control) que evidenció una marcada pérdida de actividad microbiana, bajo contenido de COS y disminución de la funcionalidad biogeoquímica, confirmando el colapso funcional en suelos con cangahua expuesta. Los análisis microbianos revelaron que los suelos agroecológicos presentaron mayor riqueza taxonómica, lo que se explica en parte por el barbecho activo incorporado en este sistema, que mantiene altos niveles de biodiversidad edáfica. Para bacterias y hongos, todos los manejos mostraron valores semejantes, aunque superiores al ecosistema degradado, sin interacción entre zonas y manejo, favoreciendo la eficiencia en el ciclo de nutrientes y la resiliencia frente a perturbaciones. Además, se encontraron correlaciones positivas significativas entre COS, biomasa microbiana y respiración del suelo, indicando que la incorporación sostenida de materia orgánica, la cobertura permanente y la diversificación de cultivos mejoran directamente la capacidad funcional y la estabilización del carbono. La integración de estos hallazgos evidencia que la implementación sistemática de prácticas no solo rehabilitan los suelos degradados, sino que también contribuyen al secuestro de carbono y la mitigación del cambio climático en paisajes montañosos frágiles. De manera importante, el análisis comparativo entre sitios y contextos históricos resalta la dimensión temporal de la restauración del suelo, enfatizando que la implementación a largo plazo es crítica para alcanzar los beneficios ecosistémicos plenos. En conclusión, esta evaluación integradora proporciona evidencia científica sólida que respalda la importancia de integrar prácticas con principios ecológicos con técnicas tradicionales como una estrategia clave para (re)habilitar los suelos altoandinos con cangahua, incrementando la diversidad y actividad microbiana y sus funciones ecológicas en el suelo, logrando tanto la restauración ambiental como la resiliencia socioeconómica en territorios altoandinos altamente vulnerables.
Abstract: The sustainable management of high-Andean agroecosystems relies heavily on the dynamics of soil organic carbon (SOC), microbial activity, and the maintenance of ecosystem services, particularly in soils with cangahua, a hardened volcanic material highly prone to degradation. This study synthesized the effects of diverse soil management practices—agroecological, traditional, fallow, and degraded ecosystem as control—on organic matter decomposition, carbon content, soil respiration, microbial diversity, and biogeochemical functionality across two Ecuadorian highland sites, Cacha (Chimborazo) and La Merced (Pichincha), which differ in their historical rehabilitation periods (5 versus 15 years, respectively). The methodology integrated tea bag indices (green and rooibos) to evaluate decomposition rates of labile and recalcitrant organic materials, loss-on-ignition for SOC quantification, Solvita® assays for soil respiration, and microbial community assessments through taxonomic and functional diversity metrics. Statistical analyses employed a fully factorial design with 24 experimental units, enabling detection of management, site, and interaction effects. Results consistently demonstrated that agroecological management enhanced green and rooibos tea decomposition, SOC accumulation, and soil respiration relative to traditional, fallow, and degraded systems, with La Merced exhibiting generally higher rates than Cacha, reflecting both climatic and historical management influences. Traditional and fallow practices provided intermediate benefits, insufficient to counteract long-term degradation, whereas degraded ecosystems exhibited severely reduced microbial activity, low SOC content, and diminished biogeochemical functionality, confirming functional collapse under cangahua exposure. Microbial analyses revealed that agroecological soils harbored greater taxonomic richness and functional redundancy, supporting higher nutrient cycling efficiency and resilience to perturbations. Moreover, the study found strong positive correlations between SOC content, microbial biomass, and respiration rates, indicating that sustained organic inputs, permanent ground cover, and crop diversification directly enhance soil functional capacity and carbon stabilization. Integrating these findings, the research demonstrates that systematic agroecological interventions not only rehabilitate degraded soils but also contribute to carbon sequestration and climate change mitigation in fragile mountainous landscapes. Importantly, the comparative analysis across sites and historical contexts highlights the temporal dimension of soil restoration, emphasizing that long-term implementation is critical to realizing full ecosystem benefits. In conclusion, this integrative assessment provides robust scientific evidence supporting agroecological transitions as a key strategy to restore high-Andean cangahua soils, improve soil fertility and structure, enhance microbial diversity and activity, maintain ecosystem services, and strengthen the capacity of rural communities to sustain agricultural production while contributing to global climate mitigation goals. The findings inform policy formulation, extension services, and participatory management approaches, underscoring the value of combining ecological principles with traditional practices to achieve both environmental restoration and socio-economic resilience in highly vulnerable highland territories.
Keywords: Carbono orgánico del suelo
Manejo agroecológico
Suelos con cangahua
Agroecosistemas altoandinos
Actividad microbiana
Diversidade dáfica
Soil organic carbon
Agroecological management
Soils with cangahua
High Andean agroecosystems
Microbial activity
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA::ECOLOGIA APLICADA
CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO::MANEJO E CONSERVACAO DO SOLO
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA::ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS
Language: spa
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais
Quote: PARRA LEON, Vicente Javier. Reabilitação da biodiversidade e das funções ecológicas dos solos em agroecossistemas alto-andinos do Equador sobre cangahua. 2025, 119fl. Tese (Doutorado em Ecologia, Conservação e Biodiversidade). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5072
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5072
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47946
Date of defense: 29-Sep-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.
ODS::ODS 15. Vida terrestre - Proteger, recuperar e promover o uso sustentável dos ecossistemas terrestres, gerir de forma sustentável as florestas, combater a desertificação, deter e reverter a degradação da Terra e deter a perda da biodiversidade.
Appears in Collections:TESE - Ecologia, Conservação e Biodiversidade

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