Understanding the effect of shifting cultivation practice (slash-burn-cultivation-abandonment) on soil physicochemical properties in the North-eastern Himalayan region

Abstract

Shifting cultivation (jhum cultivation), a common practice of converting forest land into agricultural land by slash and burn is threatening the ecosystem. This study assesses the effect of shifting cultivation cycles on soil quality in the North-eastern Himalayan region using a minimum of soil properties. To achieve this goal, a soil quality index (SQI) approach and multivariate techniques were used for surface (0-30 cm) and subsurface (30-70 cm) layers of soils in the forest, jhum land, and jhum fallow areas. The highest variability among land uses was found for clay content, SOC (soil organic carbon), exchangeable Mg and K, CEC (cation exchange capacity), and the Ca/Mg relationship. On the contrary, the lowest variation was recorded in bulk density (BD), porosity, and pH. The results of the principal component analysis (PCA) show BD, soil texture, available nitrogen (Nav), available phosphorus (Pav), available potassium (Kav), calcium (Ca) and sodium (Na) as the major indicators of soil quality. The study indicated that surface layers of forest soils have a lower soil quality when compared to jhum lands. Although jhum lands show a better soil quality compared to forests, their continued cultivation without any fertilisation and subsequent depletion of the soil nutrients can cause a degradation of soil quality as observed in jhum fallow lands. The use of these selected indicators for soil quality assessment was useful in terms of saving time and costs.

La agricultura itinerante (jhum), una práctica común para convertir tierras forestales en tierras agrícolas mediante la tala y quema, podría amenazar la provisión de servicios ecosistémicos. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de los ciclos de cultivo itinerante sobre la calidad del suelo en la región del noreste del Himalaya utilizando el mínimo número posible de propiedades del suelo. Para lograr este objetivo, se utilizó un enfoque de índice de calidad del suelo (SQI) y técnicas multivariadas para horizontes superficiales (0-30 cm) y subsuperficiales (30-70 cm) de suelos en las áreas de bosque, tierrascultivadas y barbecho. La mayor variabilidad entre los usos de la tierra se encontró para el contenido de arcilla, CO (carbono orgánico del suelo), Mg y K intercambiables, CEC (capacidad de intercambio catiónico) y relación Ca/Mg. Por el contrario, la menor variación se registró en densidad aparente (BD), porosidad y pH. Los resultados del análisis de componentes principales (ACP) mostraron BD, textura del suelo, nitrógeno disponible (Nav), fósforo disponible (Pav), potasio disponible (Kav), calcio (Ca) y sodio (Na) como los principales indicadores capaces de explicar la calidad del suelo. Los resultados indicaron que las capas superficiales de los suelos forestales tienen una menor calidad de suelo en comparación con las tierras cultivadas. Aunque las tierras cultivadas muestran una mejor calidad del suelo en comparación con los bosques, su cultivo continuo sin fertilización y el consiguiente agotamiento de los nutrientes del suelo pueden causar una degradación de la calidad del suelo como se observa en las tierras en barbecho. El uso de estos indicadores seleccionados en la evaluación de la calidad del suelo fue útil en términos de reducción en el costo y el tiempo de análisis.