Nitrogen cycle of tropical perennial crops under shade trees

Abstract

The distribution and fluxes of nitrogen in some parts of a coffee plantation under shade were studied at a typical mountain (1380 m a sl) location in Venezuela. The amounts of nitrogen in the soil to 60 cm depth are by far the largest nitrogen store, reaching a total of 49 000 kg ha⁻¹. The nitrogen flow associated with litterfall was dominated by the shade-tree fraction accounting for a transfer of 86 kg ha⁻¹ yr⁻¹ of the total 189 kg ha⁻¹ yr⁻¹. The rapid decomposition of this litter, although showing a phase of nitrogen accumulation, is an important source of nitrogen to the roots of coffee which occupy preferentially the upper 30 cm of soil and even the litter layer itself. Some evidence of synchrony was found between the peaks of nitrogen transfer to the soil by litter and the periods of high nitrogen demand by the crop plants. It is proposed that the system can amply compensate the nitrogen outputs by harvest (17 kg ha⁻¹ yr⁻¹) with a subsidy from the shade trees.Erythrina sp. andInga sp. are potential nitrogen fixers although we found no active sites during the dry period sampled. The average litter decomposition constant, k, expressed in terms of nitrogen, was estimated as 4.5, equivalent to a half-life of approximately two months.

Resumen

La distribución y flujos de nitrógeno en algunos componentes de una plantación de café bajo sombra fueron estudiados en un cafetal de montaña (1380 m altitud) en Venezuela. Las reservas mayores de nitrógeno estaban en el suelo que hasta los 60 cm tenía 49×10³kg N ha⁻¹. El flujo de nitrógeno asociado con la caida de hojarasca estaba dominado por la fracción de hojas de los árboles de sombra que contribuyeron con 86 kg N ha⁻¹ año⁻¹ del total de 189 kg N ha⁻¹ año⁻¹. La rápida descomposición de esa hojarasca, aun cuando mostró una fase de acumulación de nitrógeno, es fuente importante de nitrógeno para las raices del cafeto que ocupan preferentemente los primeros 30 cm del suelo y aun en la hojarasca misma. Se encontró evidencia de sincronización entre los picos de transferencia de nitrógeno por la hojarasca y los períodos de mayor demanda por el cultivo. Se encontró que el sistema puede compensar ampliamente le salida de nitrógeno por cosecha con el subsidio proveniente de los árboles de sombra.Erythrina sp eInga sp son fijadores potenciales de nitrógeno aun cuando en determinaciones hechas durante el período de sequía no se detectó actividad de fijación biológica. La constante de descomposición (k) promedio para la hojarasca fue de 4.5, equivalente a una vida media de unos dos meses.