Chemical diversity and molecular signature of soil humic fractions used as proxies of soil quality under contrasted tillage management

espanolEl incremento en la produccion de alimentos evitando los procesos de degradacion de los suelos agricolas se ha convertido en uno de los mayores retos a nivel global. Por esta razon, el desarrollo de nuevas tecnicas de laboreo o estrategias de cultivo sostenible es uno de los principales campos de investigacion en agricultura. La implementacion de estrategias como el laboreo reducido (RT) frente al laboreo tradicional (TT) mejoran ciertas propiedades fisico-quimicas del suelo. Una de estas propiedades de especial relevancia es el contenido de carbono organico del suelo (SOC), que se ve favorecido en terminos de cantidad bajo condiciones de RT. Sin embargo, se tiene poca informacion acerca de la composicion quimica de este carbono y su persistencia a largo plazo. Esta informacion es particularmente importante considerando las politicas de secuestro de carbono y mitigacion del cambio climatico, como la iniciativa 4 por 1000. En este estudio, se realizo una caracterizacion quimica comparativa de las fracciones de acidos humicos y fulvicos aisladas de la materia organica de un suelo proveniente de un experimento de campo en el que se han comparado dos tipos de laboreo (RT y TT) durante 19 anos. Para la caracterizacion quimica se empleo la espectrometria de resonancia ciclotronica por transformada de Fourier (FTICR-MS). Los resultados mostraron una mayor diversidad y riqueza quimica en la SOC en el tratamiento RT. La fraccion humica mostro una mayor proporcion de compuestos de naturaleza lipidica e hidroaromatica en el caso de RT, mientras que la misma fraccion en suelos bajo TT mostro una mayor riqueza en compuestos mas oxidados de naturaleza proteica. En el caso de los acidos fulvicos, se observo una tendencia similar a la de los humicos; sin embargo, en este caso la proporcion de lipidos insaturados fue mayor en los suelos bajo TT que en los suelos RT. Ademas, se observo un ligero aumento en el numero de compuestos con caracter aromatico y aromatico condensado en los acidos fulvicos extraidos en suelos bajo TT en comparacion con aquellos extraidos en los suelos bajo RT. portuguesO aumento da producao de alimentos, evitando os processos de degradacao progressiva dos solos agricolas, tornouse um dos maiores desafios a nivel global. Consequentemente, o desenvolvimento de tecnicas ou de estrategias de cultivo sustentavel e um dos principais campos de investigacao em agricultura. A implementacao, a longo prazo, de estrategias como a mobilizacao minima (RT) vs cultivo tradicional (TT) melhoram nao apenas determinadas propriedades fisico-quimicas, mas tambem a qualidade global do solo. Uma das propriedades de especial relevância e o conteudo em carbono orgânico do solo (SOC), o qual aumenta em condicoes RT. Porem, ha pouca informacao acerca da composicao quimica e nivel de humificacao deste carbono e, portanto, a sua persistencia a longo prazo. Esta informacao e particularmente importante considerando as politicas de sequestro de carbono e mitigacao das alteracoes climaticas, como a iniciativa 4 por 1000. Neste estudo, realizou-se uma caracterizacao quimica comparativa das fracoes de acidos humicos (HA) e acidos fulvicos (FA) isoladas da materia orgânica de um solo proveniente de um ensaio de campo em que se compararam os dois tipos de cultivo (RT e TT) durante 19 anos. Para a caracterizacao quimica foi usada a espectrometria de massa de ressonância ciclotronica de iao com transformada de Fourier (FTICR-MS). Os resultados mostraram maior diversidade e riqueza quimica (expressa em numero de formulas moleculares) na SOC em condicoes de RT. A fracao humica apresentou maior proporcao de compostos de natureza lipidica e hidroaromatica no caso de RT, enquanto a mesma fracao nos solos em TT apresentou maior riqueza em compostos mais oxidados de natureza proteica. Os acidos fulvicos apresentaram um padrao semelhante ao dos acidos humicos; contudo, a proporcao de lipidos insaturados foi maior nos solos em TT do que nos solos em RT EnglishIncreasing food production while avoiding the progressive degradation of agricultural soils has become one of the major challenges at a global level. In consequence, the development of sustainable tillage methodologies or cultivation strategies is an important subject of current research. In fact, it has been observed that the implementation of reduced tillage (RT) vs. traditional tillage (TT) in the long term not only improves soil physicochemical properties but also global soil quality in terms of soil health. In particular, the increase of the soil organic carbon (SOC) content under RT conditions is one of the most important factors, but there is little information about the chemical composition and humification level of this carbon, and thus about its persistence at long-term. This is of particular importance considering the policies of carbon sequestration and climate change mitigation, such as the “4 per 1000” initiative. In this study, molecular-level characterization of the humic acid (HA) and fulvic acid (FA) fractions isolated from a soil after 19 years under RT and TT practices was carried out. This study would provide objective descriptors of the impact of these two tillage practices in the chemical composition of the resulting SOC. With this purpose, the potential of Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry (FTICR-MS) for assessing changes in the molecular assemblages released from the humic fractions (HA and FA) was examined. The results showed enhanced diversity and chemical richness (expressed as number of molecular formulas) in the composition of SOC under RT. Different tillage-specific compound classes were associated with both tillage practices. As a whole, the humic fraction showed a higher proportion of molecular formulas for lipid and hydroaromatic families in the case of RT compared to TT, while the same fraction under TT showed a greater richness of oxidized protein-derived formulas than RT. In the case of FAs, a similar pattern was observed for hydroaromatic and protein-derived formulas, but the proportion of molecular formulas assigned to unsaturated lipids was higher in TT than in RT. In addition, increased number of formulas for aromatic and condensed aromatic compounds was observed in FAs under TT respect to RT.