子午岭植被恢复过程中土壤团聚体有机碳含量的变化

土壤有机碳是土壤团聚体形成的重要胶结剂之一，土壤团聚体分布影响有机碳含量及其稳定性。对子午岭植被恢复过程中团聚体有机碳含量变化的研究结果显示：相对于农田，植被恢复可增加土壤各个粒径团聚体有机碳含量．同时增加不同层次土壤团聚体有机碳含量。就粒径而言，虽然各个植被下〈0．25mm土壤团聚体有机碳含量最低，植被类型变化对土壤团聚体有机碳含量影响最大的是〈0．25mm粒径，辽东栎林地〈0．25mm土壤团聚体有机碳含量是农田〈0．25mm团聚体有机碳含量的3倍；其次，植被类型对〉5mm团聚体有机碳含量影响较大，辽东栎、早期森林、灌丛、草地和弃耕地土壤〉5mm团聚体有机碳含量比农田土壤〉5ram团聚体有机碳含量高149％，209％，104％，62％，10％。说明植被演替可增加土壤团聚体有机碳含量，但首先是增加较大粒径团聚体的有机碳含量；随着植被的进一步演替，小粒径团聚体有机碳含量也相应的增加，这部分有机碳是稳定的，说明植被恢复增强了土壤的碳汇功能。     

新疆水稻田土壤团聚体及有机碳动态变化

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,对土壤物理化学性质及生物化学性质具有重要影响。通过湿筛法对新疆水稻土团聚体及其有机碳的变化进行研究。结果表明：稻田土壤总有机碳随着种植水稻时间的延长而增加,种植水稻100a土壤总有机碳比荒地的增加了28.35g/kg;荒地开垦种植水稻后,随着种稻时间的延长,土壤水稳性团聚体（〉250μm）和微团聚体（53～250μm）显著增加,〈53μm矿物结合态团聚体则显著下降;水稳性团聚体和微团聚体有机碳随植稻时间的延长而显著增加,矿物结合态有机碳含量呈现下降趋势,不同粒级土壤团聚体有机碳之间存在明显差异。荒地开垦种植水稻有利于新疆水稻田土壤总有机碳、水稳性团聚体及其有机碳的积累,有利于土壤结构的改善和提高。     

引黄灌溉耕作对土壤团聚体有机碳的影响

为研究灌溉耕作影响下土壤团聚体及有机碳的特征情况,以宁夏引黄灌区为研究对象,选取对照土壤与耕作土壤,通过干、湿筛结合的方法,得到大团聚体(2mm)、中间团聚体(2~0.25mm)、微团聚体(0.25~0.053mm)和粉+黏团聚体(0.053mm),并测定团聚体有机碳含量,分析团聚体有机碳与总有机碳之间的关系。结果表明,灌溉耕作对团聚体分布具有极显著影响(P0.01),其中大团聚体和中间团聚体质量分数上升,微团聚体和粉+黏团聚体质量分数下降,灌溉土壤团聚体分布趋势为微团聚体粉+黏团聚体中间团聚体大团聚体。经灌溉耕作后土壤团聚体稳定性大于对照土壤,不同类型的灌溉土壤稳定性基本一致,对照土壤间差异明显。除0.053mm外,团聚体有机碳分布在经过灌溉耕作后有显著性差异(P0.05),团聚体有机碳分布随粒级大小基本呈"V"形分布。团聚体有机碳含量均表现出灌溉土壤高于对照土壤,其中灌溉土壤中灌淤土和潮土团聚体有机碳总量较高。未受人为灌溉耕作影响的自然土壤团聚体有机碳与总有机碳间具有显著的正相关性,土壤总有机碳增加主要依赖0.053mm团聚体有机碳增加。引黄灌溉耕作有利于增加大粒级团聚体的比例,提升团聚体稳定,显著增加有机碳含量。     

麻栎林龄对土壤水稳性团聚体及其有机碳含量的影响

为了解林龄对土壤团聚体及其有机碳含量的影响,探求各级团聚体中碳含量与团聚体稳定性之间的关系,以17、26和65 a的麻栎人工林为对象,研究了林地0～40 cm土壤水稳性团聚体组成、团聚体水稳定性以及各级团聚体有机碳含量的变化规律和相互关系。结果表明:①林龄对土壤团聚体组成及其水稳定性影响显著,影响效果随林龄增加而增强,随土层加深而减弱;②林龄对土壤团聚体有机碳含量影响显著,影响程度随林龄增加而增强;③0.25 mm土壤团聚体有机碳含量与各级土壤有机碳含量密切相关,也是影响团聚体水稳定性的主要因素。     

土壤团聚体对有机碳物理保护机制研究

提升土壤中有机碳固定量在修复退化土壤,降低土壤CO2释放,增加土壤肥力,提高作物生产力方面具有重要作用。在有机碳固定方面,土壤团聚体对有机碳的物理保护是土壤固碳的重要机制之一。文章从1土壤团聚体形成概念模型;2土壤团聚体对有机碳的物理保护;3土壤团聚体物理性质与有机碳固定三个方面阐述了国内外关于土壤团聚体对有机碳物理保护机制的研究进展,并提出今后可能的研究方向。     

化肥与有机物料配施对黄褐土团聚体分布及有机碳含量的影响

通过对黄褐土小麦/玉米轮作定位试验,研究了不同施肥模式对土壤团聚体分布、稳定性及团聚体中有机碳含量、各级团聚体对有机碳的贡献率的影响。结果表明:黄褐土的水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,施有机物料增加了0.25 mm水稳性团聚体,同时提高团聚体的稳定性。团聚体有机碳主要存在于0.25 mm水稳性团聚体中,并随着水稳性团聚体粒径的增大而明显增加。化肥配施秸秆对黄褐土水稳性团聚体影响较大,显著增加0.053 mm各粒径水稳性团聚体含量,降低0.053 mm水稳性团聚体含量,同时显著提高团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和稳定率(R0.25),并且化肥配施秸秆对土壤中0.25 mm各粒径团聚体对有机碳的贡献率增加更为明显。而化肥配施鸡粪对土壤中0.25 mm各粒径团聚体中有机碳增加效果最好。     

长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯农田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响

以国家土壤质量安定观测实验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究平台,研究长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯农田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响。结果表明:耕层土壤团聚体占比随着粒径的减小呈先降低后增加的变化趋势,团聚体有机碳含量随粒径减小呈增加趋势。施肥显著影响马铃薯农田土壤团聚体分布及有机碳含量。长期化肥与有机肥配施(NPK+OM)和单施有机肥(OM)较单施化肥(NPK)显著增加>0.25 mm团聚体含量(R0.25)和平均质量直径(MWD),显著提高大团聚体(>1 mm)对有机碳的贡献率。长期施用有机肥(NPK+OM和OM)较单施化肥(NPK)显著增加0～20 cm土层土壤团聚体有机碳储量,增幅达63.5%～82.8%。长期覆膜导致>2 mm粒径的大团聚体数量和MWD显著下降,覆膜与单施化肥(NPK)对团聚体有机碳含量及其储量影响不明显。综上所述,在西北黄土丘陵半干旱区和黄绵土质地条件下,长期化肥与有机肥配施(NPK+OM)或单用有机肥(OM)可显著提高耕层土壤大团聚体含量(R0.25)及其稳定性,促进新碳向大团聚体富集,增加团聚体有机碳储量,有利于农田土壤固碳。地膜覆盖影响土壤团聚体的分布和稳定性,但对团聚体有机碳影响不明显。     

不同有机厩肥输入量对土壤团聚体有机碳组分的影响

土壤是重要的有机碳库,其微小变化可能引起大气CO2浓度水平的较大变异。土壤团聚体对土壤有机碳具有物理保护作用。有机厩肥的输入既可以提高土壤有机碳含量,又可以促进土壤团聚体的形成,对土壤有机碳的截获和保持有重要意义。本实验采用湿筛的方法分离土壤团聚体,并对团聚体进行有机碳组分分离。通过对连续8年施加不同量有机厩肥试验的研究发现:适量的有机厩肥施用可以显著地提高土壤的平均质量直径(MWD),改善土壤结构;过量施用有机厩肥则明显降低了>2 000μm团聚体含量。潮棕壤有机碳主要分布在250～53μm和2 000～250μm团聚体中,两者相加约占有机碳全量的73.7%～78.5%。并且随着有机碳输入量的增加,土壤有机碳主要贮存在2 000～250μm团聚体中。有机厩肥的施加明显地加快了>2 000μm团聚体的更新速率。土壤轻组分有机碳含量也随有机厩肥输入量的增加而不断增加,高量有机厩肥下占全量的22.1%。土壤固定有机碳的能力有限,存在明显的等级饱和现象。因此,在有机质匮乏的土壤施用有机肥意义重大,应尽量减少向高有机质土壤输入有机碳。     

不同年限红柳恢复川西北高寒沙地对土壤团聚体和有机碳的影响

利用土壤大团聚体含量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)和团聚体对有机碳贡献率(F)指标,研究不同时间尺度红柳恢复川西北高寒沙地对土壤团聚体稳定性和有机碳分布的影响。结果表明:红柳不同恢复年限土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体都以微团聚体(0.25mm)组成为主,随着恢复年限增加,表层(0—20cm)2,0.5~2mm粒级土壤团聚体含量显著增加,表层(0—20cm)土壤团聚体R_(0.25)、MWD和GMD表现为0年5年10年15年,PAD呈现相反的特征;红柳恢复引起表层(0—20cm)土壤有机碳含量显著增加,随着恢复年限增加,2,0.5~2mm粒级团聚体有机碳含量显著提高,0.5mm粒级团聚体对土壤有机碳贡献率高达34%~60%;红柳恢复对亚表层(20—40cm)土壤团聚体与有机碳分布特征影响不显著。研究表明土壤团聚体稳定性和有机碳指标可作为川西北高寒沙地土壤生态修复适应性指标,红柳恢复对该区沙化土壤改良具有重要作用。     

土壤团聚体中有机质研究进展

团聚体和有机质是保持土壤结构和肥力的基础,二者相互作用,不可分割,前者是后者存在的场所,后者是前者存在的胶结物质。在现有资料中,分别以团聚体和有机质为主要研究对象的报道较多,而团聚体中有机质性质的研究较少。本文从土壤有机质物理分组与化学分组相结合的角度,介绍国内外有关土壤团聚体中有机质的数量和特性及其对农业措施的响应方面的研究进展,内容包括团聚体分组、数量和稳定性,团聚体中的有机质的数量、未分组有机质的性质和腐殖物质组分的性质,颗粒分组中的有机质数量和性质,团聚体-密度联合分组中的有机质的数量和性质,不同土地利用方式和长期耕作施肥对团聚体中的有机质的影响等。以期推动不同粒级团聚体和不同HS组分相互作用及其对土壤固碳和肥力贡献研究工作的开展,为探索土壤有机质物理保护与化学保护之间的关系,揭示土壤固碳和培肥机理提供依据。     

土壤有机碳稳定性影响因素的研究进展

增加土壤碳汇是应对全球气候变化的有效措施,作为土壤碳汇来源之一的有机碳在其中发挥重要作用。过去几十年,土壤有机碳的分子结构性质被认为是预测有机碳在土壤中循环的主要标准。然而最近的研究结果表明有机碳的分子结构并非绝对地控制着土壤有机碳的稳定,而土壤环境因子与有机碳的相互作用显著降低了土壤有机碳被降解的可能性。土壤微生物不仅参与有机碳的降解,其产物本身也是土壤有机碳的重要组成成分。非生物因子直接或间接地控制着土壤有机碳的稳定,包括土壤中的无机颗粒、无机环境以及养分状况等。其中,有机碳与土壤矿物的吸附作用和土壤团聚体的闭蓄作用被普遍认为高效地保护了有机碳。土壤矿物的吸附作用取决于其自身的矿物学性质和有机碳的化学性质。土壤团聚体在保护有机碳的同时也促进了有机碳与矿物的吸附,而有机-矿物络合物同样可以参与形成团聚体。此外,土壤无机环境也影响着有机碳循环。总之,土壤有机碳的稳定取决于有机碳与周围环境的相互作用。同时,有机碳的结构性质也受控于环境因素。然而,无论有机碳的结构性质,还是其所处的生物与非生物环境,都是生态系统的基本属性,且各属性间相互影响、相互作用。因此,土壤有机碳的稳定是生态系统的一种特有性质。     

不同施肥方式下滩涂围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的分布

通过在苏北滩涂地区开展田间试验,研究了不同施肥处理(不施肥、施农家肥、商品有机肥、无机肥)对滩涂地区围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的影响。结果表明,与对照相比,不同施肥处理均能明显增加0~30 cm土层土壤有机碳含量和有机碳密度,施农家肥增加幅度最高,增加值分别为0.66 g kg-1和0.07 kg m-2。试验地区水稳性团聚体以5 mm和0.25~0.5 mm为主,含量分别为37%~57%和13%~20%;随着土层深度增加,5 mm团聚体含量降低,0.25~0.5 mm团聚体则增加;农家肥能显著增加5 mm团聚体含量,同时降低0.25~5 mm团聚体含量。团聚体中有机碳含量表现为,除0.25~0.5 mm团聚体外,5 mm至0.5~1 mm团聚体之间,粒径越小,有机碳含量越高,其中0.5~1 mm团聚体有机碳含量最高,为6.83 g kg-1;与其他处理相比,农家肥的施用能明显增加各粒级团聚体中有机碳含量。试验地区土壤有机碳含量与5 mm团聚体及其有机碳含量极显著正相关(p0.01),而与0.25~5 mm团聚体负相关(p0.01或p0.05)。     

免耕对土壤团聚体特征以及有机碳储量的影响

以实施7年的中国科学院禹城综合试验站冬小麦夏玉米轮作免耕长期定位试验场为对象,研究免耕条件下土壤水稳性团聚体和有机碳储量的变化,为进一步评价免耕措施对黄淮海平原土壤结构和质量的影响提供科学依据。设置免耕(NT)、免耕秸秆不还田(NTRR)、常规耕作(CT)3种处理,分析土壤表层(0~20 cm)及深层(20~60 cm)水稳性团聚体分布特征、土壤有机碳以及团聚体有机碳的变化和相互关系。研究结果表明:由于减少了对土壤的破坏以及增加了秸秆还田和有机肥的施用,与常规耕作相比,NT和NTRR可提高表层土壤有机碳含量和储量、水稳性团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),以及大团聚体有机碳的含量和储量。其中,秸秆覆盖比施用有机肥对表层土壤有机碳储量和0.25~2 mm团聚体有机碳储量的提高具有更显著的作用。与表层不同,深层土壤有机碳和大团聚体有机碳的含量和储量表现为NT相似文献   

苜蓿作物轮作模式对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

本研究以苜蓿?作物轮作试验为研究对象,探讨了苜蓿?苜蓿(L-L)、苜蓿?休闲(L-F)、苜蓿?小麦(L-W)、苜蓿?玉米(L-C)、苜蓿?马铃薯(L-P)和苜蓿?谷子(L-M)6种轮作模式对陇中黄土高原雨养农田苜蓿土壤团聚体稳定性以及土壤总有机碳含量的影响。结果表明:不同轮作模式下土壤机械稳定性团聚体以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占72.17%以上,而土壤水稳性团聚体以0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占95.18%以上。随着土层深度的增加,各处理≥0.25 mm的团聚体数量及平均重量直径(MWD)均随之增加,而水稳性大团聚体数量及MWD值无明显规律性。与L-L处理相比,L-C和L-P处理0~30 cm耕层土壤≥0.25 mm的团聚体含量分别增加5.94%和1.12%,L-C处理的MWD表现为最高,而其他轮作处理则不同程度降低了≥0.25 mm团聚体含量及MWD;随着土层深度的增加,6种不同轮作模式的土壤有机碳含量均呈现逐渐降低的趋势,在0~30 cm的耕层土壤,较之L-L处理,L-W、L-C、L-P和L-M处理均从不同程度上降低了土壤有机碳含量,其中L-P处理有机碳含量最低,降低了18.68%。相关性分析表明,土壤总有机碳分别与2~5 mm、1~2 mm、0.5~1 mm和0.25~0.5 mm粒径的水稳性团聚体比例以及MWD表现出极显著正相关,而与0.25 mm粒径的水稳性团聚体呈极显著负相关。综上所述,苜蓿?玉米轮作模式能明显增加土壤团聚体机械稳定性,而不同苜蓿?作物轮作模式对土壤团聚体的水稳性影响较小,土壤有机碳含量在很大程度上影响着土壤水稳性团粒结构的形成与稳定性,二者密切相关。     

生物炭及秸秆长期施用对紫色土坡耕地土壤团聚体有机碳的影响

依托紫色土坡耕地长期施肥试验观测平台,研究生物炭、秸秆对紫色土坡耕地团聚体有机碳分布的影响。长期施肥试验处理包括不施肥(CK)、无机氮磷钾肥(NPK)、秸秆还田(RSD)、生物炭与无机氮磷钾配施(BCNPK)、秸秆与无机氮磷钾配施(RSDNPK)。利用湿筛法,进行土壤团聚体粒径分组,随后测定各粒径团聚体含量及其有机碳含量,并计算团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)。结果表明,RSD、RSDNPK和BCNPK处理的表层SOC含量比CK处理增加43.1%～90.5%,SOC储量提高65.1%～74.3%,其中RSDNPK处理、BCNPK处理较NPK处理SOC显著增加25.2%～33.1%(P0.05), SOC储量显著提高23.2%～30.0%(P0.05)。团聚体MWD和GMD均为RSD处理RSDNPK处理BCNPK处理NPK处理CK处理; RSD处理0.25～2 mm的团聚体含量高达45.5%,较CK处理提高57.7%;秸秆和生物炭配施处理(RSDNPK处理和BCNPK处理)0.25～2mm的团聚体含量为41.3%～45.7%,而0.053mm粒径团聚体含量却降低54.1%～55.4%。NPK处理、RSD处理与CK处理的增长趋势相似,呈随团聚体粒径减小,团聚体有机碳含量先增大后减小,继而再增大的趋势;而RSDNPK、BCNPK处理则呈随粒径减小团聚体有机碳含量增加的趋势。生物炭和秸秆的施用能显著提升土壤有机碳含量,增强土壤结构稳定性,但生物碳的施用对提升土壤有机碳含量效果优于秸秆的施用,秸秆的施用对稳定土壤结构效果更优,因此生物炭和秸秆的施用可作为紫色土耕地土壤肥力维持和提升的有效管理措施。     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体稳定性及固碳特征的影响

施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本研究旨在探讨长期作物残留和投入有机物料对水稻土团聚体分布及稳定性的影响,分析不同粒级团聚体的固碳特征及其与团聚体形成的相关性,以及土壤和不同粒级团聚体对累积碳投入的响应。长期定位施肥试验始于1986年,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、秸秆化肥混施(RS)、低量粪肥配施化肥(M1)和高量粪肥配施化肥(M2)5个处理。2009年采集0~10 cm土壤样品,测定总土以及大团聚体(LM,2 mm)、较大团聚体(SM,0.25~2 mm)、微团聚体(MA,0.25~0.053 mm)和黏粉粒(SC,0.053 mm)的质量比例及其SOC浓度,并分析闭蓄于SM内部的颗粒有机物(POM)、微团聚体(MA-SM)和黏粉粒(SC-SM)的质量含量和SOC浓度。结果表明,与CK和CF比较,有机肥混施化肥处理(RS、M1和M2)均显著提高了LM和SM的质量比例和平均当量直径(MWD),降低了SC质量含量;两个粪肥配施化肥处理(M1和M2)的效果优于秸秆化肥混施(RS),但是M1和M2间差异不显著;单施化肥则降低了稳定性团聚体的比例。团聚体的SOC浓度没有随粒级增大而增加,各处理均为LM和SM结合的SOC浓度最高,其次为SC,最小为MA。与CK比较,有机肥混施化肥处理均显著提高了各粒级团聚体的SOC浓度。总土SOC的增加主要取决于SM的SOC含量,而MA-SM组分决定了SM固持SOC的能力。总土、LM和SM的SOC含量以及从SM分离出的POM、MA-SM和SC-SM的SOC含量均与累积碳投入量呈显著正相关,但总土分离出的MA和SC的SOC含量对累积碳投入量反应不敏感,表现出碳饱和迹象。因此,尽管长期大量施用有机物料促进了红壤性水稻土大团聚体的形成和团聚体稳定性,增加了其SOC的固持,但有机质可能不是该土壤水稳性团聚体形成的最主要黏结剂。     

长期施肥对浙江稻田土壤团聚体及其有机碳分布的影响

以浙江省稻田长期定位试验站为依托,研究长期不同施肥措施对土壤团聚体及其有机碳分布的影响。研究结果表明,与不施肥对照(CK)相比,栏肥与化肥配施(NPKOM)、单施栏肥(OM)、秸秆与化肥配施(NPKRS)和单施秸秆(RS)处理均显著提高了2 mm和2~0.25 mm水稳定性大团聚体的含量和团聚体平均重量直径(p0.05),强化了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用。此外,长期有机无机配施(NPKOM和NPKRS)处理显著提高了各个粒级团聚体中有机碳含量,并且显著增加水稳定性大团聚体有机碳的贡献率,而长期单施化肥和单施秸秆处理并未有效增加土壤总有机碳含量。不同施肥处理下,2~0.25 mm粒级团聚体有机碳占土壤总有机碳的34.2%~48.6%,是土壤有机碳的主要载体。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)技术对2~0.25 mm和0.053 mm团聚体进行结构表征,发现长期单施有机肥或者有机无机配施下芳香族C较CK提高29.9%~45.2%,较NPK处理提高22.3%~36.6%,提高了土壤有机碳的芳构化。在有机碳积累方面,施用有机肥,尤其是栏肥与化肥配施,同时强化了团聚体对有机碳的物理保护以及促进了化学抗性有机碳组分的积累,是加强稻田土壤有机碳库积累的合理施肥模式。     

石灰性土壤团聚体中钙形态特征及其与有机碳含量的关系

本文选取5种碳酸钙含量(4.29、17.45、98.66、131.85、143.82 g/kg)差异显著的北方碱性旱地农田土壤(黑土、淡黑钙土、潮土、灰钙土和黄绵土)为研究对象,分析土壤及其各粒级团聚体中有机碳、碳酸钙和不同形态钙含量的分布特征及相关性,探讨碳酸钙对碱性旱地土壤有机碳的影响。结果表明:全土有机碳含量与碳酸钙含量之间无显著相关关系,但在0.002～0.053、0.002 mm团聚体中二者含量显著负相关(R~2分别为0.67、0.83),碳酸钙含量过高影响微团聚体有机碳积累。土壤钙形态中酸溶态和可氧化态是影响微团聚体有机碳积累的主要钙形态,全土中占全钙含量都在64.09%以上,团聚体中其含量随粒径减小而增加。钙离子是有机无机复合体的重要胶结物,但钙离子过多则可能会抢占土壤颗粒上有机碳结合点位,与黏粒和粉粒结合形成微团粒结构,影响有机碳积累。     

Aggregate stability and physical protection of soil organic carbon in semi‐arid steppe soils

Spatial inaccessibility of soil organic carbon (SOC) for microbial decay within soil aggregates is an important stabilization mechanism. However, little is known about the stability of aggregates in semiarid grasslands and their sensitivity to intensive grazing. In this study, a combined approach using soil chemical and physical analytical methods was applied to investigate the effect of grazing and grazing exclusion on the amount and stability of soil aggregates and the associated physical protection of SOC. Topsoils from continuously grazed (CG) and ungrazed sites where grazing was excluded from 1979 onwards (UG79) were sampled for two steppe types in Inner Mongolia, northern China. All samples were analysed for basic soil properties and separated into free and aggregate‐occluded light fractions (fLF, oLF) and mineral‐associated fractions. Tensile strength of soil aggregates was measured by crushing tests. Undisturbed as well as artificially compacted samples, where aggregates were destroyed mechanically by compression, were incubated and the mineralization of SOC was measured. For undisturbed samples, the cumulative release of CO₂‐C was greater for CG compared with UG79 for both steppe types. A considerably greater amount of oLF was found in UG79 than in CG soils, but the stabilities of 10–20‐mm aggregates were less for ungrazed sites. Compacted samples showed only a slightly larger carbon release with CG but a considerably enhanced mineralization with UG79. We assume that the continuous trampling of grazing animals together with a smaller input of organic matter leads to the formation of mechanically compacted stable ‘clods’, which do not provide an effective physical protection for SOC in the grazed plots. In UG79 sites, a greater input of organic matter acting as binding agents in combination with an exclusion of animal trampling enhances the formation of soil aggregates. Thus, grazing exclusion promotes the physical protection of SOC by increasing soil aggregation and is hence a management option to enhance the C sequestration potential of degraded steppe soils.     

Organic carbon and nitrogen in soil particle-size aggregates under dry tropical forests from Guanacaste,Costa Rica — Implications for within-site soil organic carbon stabilization

In this study we report results on the soil organic carbon (SOC) pool (0–50 cm) from a chrono-sequence of dry tropical forest (dTf) of increasing age and a yearly burned ancient pasture in the “Sector Santa Rosa” at the “Área de Conservación Guanacaste” (ACG) in northwestern Costa Rica, where intense human induced land-use modifications has occurred during the past century. The effects of land conversion on soil organic carbon (SOC) have mainly been conducted in the Atlantic humid forests while overlooking dTfs. We quantified the depth distribution of SOC concentration down to 50-cm and in physically separated mineral soil fractions, as these data are scanty from the dTf. Additional objectives were to identify the relationship with selected soil physical and chemical properties, including stabilized SOC fractions by means of multivariate ordination methods. Statistically significant differences were found for the main fixed factor ecosystem for all soil variables analyzed (ANOVA). SOC and N concentrations were significantly higher in the oldest dTf compared to the other dTfs. Soil physical properties like aggregate size distribution and bulk density changed with depth, and varied significantly among the three dTf stands sampled. The multivariate analysis, i.e. between-within class principal component analysis (PCA), revealed a significant ordination of dTfs (P < 0.0001). The SOC concentration decreased in particle size fractions of < 200 μm aggregates with increasing soil depth. The lowest and highest C concentrations were obtained in the fine sand (105–200 μm) and clay + silt (< 20 μm) fractions, respectively. Mineral-associated and stable SOC pool increased with depth, and poorly crystalline Fe oxides and ferrihydrite were the most important minerals for SOC stabilization at 40–50 cm depth. The highest SOC pool was found in the old-growth and > 80 years-old dTfs, i.e., 228.9 and 150.3 Mg C ha^− 1, respectively, values similar to those obtained in the Atlantic humid forests of Costa Rica. Comparatively to other studies, soils under dTf at Santa Rosa store a considerable amount of SOC with potentially large CO2 emissions if this ecosystem is not preserved.