Carbon dynamics resulting from paddy management under different climatic conditions in different soil types

Prastowo, Erwin ORCID

Study of soil carbon dynamics was performed to reveal the effect of crop management practices in combination with different environmental conditions, i.e. topography, hydrology, and climate condition, and to evaluate the 14C concentration and residence time of carbon in different organic matter and soil mineral fractions of different tropical soil types. The 14C-AMS together with δ13C signatures were used as natural tracer to study depth carbon dynamics together with routine soil analysis to understand the important soil processes that occurred in specific area. The depth distributions of 14C demonstrate a typical decreasing concentrations with depths except in PBW profile. Similar to total organic carbon distribution, the less gradient 14C depth in the PL profiles suggests a subsoil carbon enrichment may be existed. Profiles of JSG show the most regularity of 14C depth distributions as a result of homogeneity profile compositions. Conversely, PBW profiles show the most irregularity of 14C depth distributions which is attributable to the variety in the parent material origins, and carbon contamination from different atmospheric origins. It is suggested that field variability, i.e. profile layer compositions, play an important role in controlling the carbon distribution at depth. Carbon enrichment in the humin, suggested as due to acid-alkali-insoluble fine organic remains, showed to happen in NP sites of both PL and JSG. The higher 14C concentration associated with high quantity of plant residues imply an important role of crop managements (crop types, annual crop rotations) to the refreshment of soil carbon.

Vorliegende Studie untersucht die Dynamik des Kohlenstoffs im Boden, um die Auswirkung verschiedener landwirtschaftlicher Anbaumethoden im Zusammenhang mit unterschiedlichen Umweltbedingungen wie Topographie, Hydrologie und Klima zu beschreiben. Ferner wird anhand des 14C-Gehalts die Verweildauer des Kohlenstoffs in organischen Substanzen und in (organo-)mineralischen Bodenfraktionen in sechs verschiedenen tropischen Bodentypen untersucht. Der über Beschleunigermassenspektrometrie (AMS) bestimmte 14C-Gehalt und die δ13C Signatur wurden als natürlicher Tracer benutzt, um der Kohlenstoffdynamik im Unterboden nachzugehen und, in Kombination mit standardmäßigen Bodenanalysen, daraus ein besseres Verständniss der lokal wichtigen Bodenprozesse zu gewinnen. Der 14C-Gehalt des organischen Bodenmaterials nimmt mit zunehmender Tiefe generell ab, mit Ausnahme des Perbawati Profils (PBW). Sowohl die Verteilung des organischen Gesamtkohlenstoffgehalts (TOC) als auch der niedrigere 14C-Tiefengradient in den Profilen von Ploso Lor (PL) deuten auf eine Anreicherung von Kohlenstoff im Unterboden hin Die Jasinga Profile (JSG) zeigen aufgrund des insgesamt sehr homogenen Bodenprofils die gleichmäßigste 14C-Verteilung über die Tiefe. Die Perbawati Profile (PBW) hingegen zeigen die stärksten Unregelmäßigkeiten in der 14C-Tiefenverteilung. Dies ist wahrscheinlich der Variabilität des Ausgangsmaterials sowie Kohlenstoffkontamination mit unterschiedlicher atmosphärischer Herkunft zuzuschreiben. Es gibt Hinweise, dass die Variabilität im Gelände, d.h. die Zusammensetzung der Bodenhorizonte, eine wichtige Rolle bei der Kohlenstoffverteilung im Unterboden spielt. Kohlenstoffanreicherung in der Huminfraktion, möglicherweise als feine, in Säure und Lauge unlösliche organische Reste, wurde in den NP Profilen von Ploso Lor and Jasinga gefunden. Der Zusammenhang zwischen einer höheren 14C Konzentration und einer höheren Zahl an Pflanzenresten deutet auf eine wichtige Rolle der Anbauplanung (Pflanzenart und jährliche Fruchtwechsel) bei der Erneuerung des organischen Bodenkohlenstoffs hin.

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Prastowo, Erwin: Carbon dynamics resulting from paddy management under different climatic conditions in different soil types. 2018.

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