Effect of land use on soil organic carbon fractions

Authors

  • Zoljargal Khavtgai Division of Soil Science, Institute of Geography and Geoecology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar, Mongolia
  • Ikhbayar Damba Division of Soil Science, Institute of Geography and Geoecology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar, Mongolia
  • Purevdorj Tserengunsen

DOI:

https://doi.org/10.5564/mjgg.v59i43.2516

Keywords:

Soil organic carbon fractions, Permanganate oxidizable carbon, Particulate organic carbon, Mineral organic carbon

Abstract

Land use is one of the important factors affecting the soil organic carbon (SOC) balance between soil organic carbon stocks and losses. Land management, land use, and land cover change significantly affect total SOC. Because the turnover of SOC is relatively slow, the total SOC is insensitive to small changes in soil quality by land use. The labile fraction of the SOC is a sensitive indicator of soil quality changes. To study the impact of land use patterns on the accumulation of SOC fraction in the central agricultural region of Mongolia, soil samples were taken at 0-20 and 20-40 cm depths from the cropland, forest, and grasslands in Bornuur soum, Tuv province. The average ratio of POC/SOC in forest soils was 0.71, indicating that POC is the main component of SOC in forest soils. The MOC/SOC ratios in the cropland and grassland soils were 0.57 and 0.75, respectively, indicating that MOC is the main component of the SOC in the soils. Carbon Management Index (CMI) is an assessment model that shows how land use affects soil quality compared to the reference soil. CMI at the 0-20 cm depth was the highest in the grassland soil, followed by the forest, and the lowest in the cropland. The CMI at the 20-40 cm depth was in the order of forest>grassland>cropland. This study showed that the different land use patterns affect the soil organic carbon fraction and CMI. CMI can be used as an indicator of soil degradation and improvement in land use and land cover changes.

Газар ашиглалт хөрсний органик нүүрстөрөгчийн хөдөлгөөнт фракцад нөлөөлөх нь

ХУРААНГУЙ

Газар ашиглалт нь хөрсөн дэх органик нүүрстөрөгчийн нөөц ба алдралын хоорондох хөрсний органик нүүрстөрөгчийн (SOC) тэнцвэрт байдалд нөлөөлдөг чухал хүчин зүйлүүдийн нэг юм. Газар зохион байгуулалт, газар ашиглалт, газрын бүрхэвчийн өөрчлөлт нь хөрсний нийт органик нүүрстөрөгчид ихээхэн нөлөөлдөг. Органик хөрсний нүүрстөрөгчийн өөрчлөлт харьцангуй удаан байдаг тул нийт SOC нь газар ашиглалтаар хөрсний чанарт үзүүлсэн багахан өөрчлөлтөд мэдрэмтгий биш. Хөрсний органик нүүрстөрөгчийн хөдөлгөөнт фракц нь хөрсний чанарын өөрчлөлтөд мэдрэмтгий индикатор болдог. Монгол орны газар тариалангийн төвийн бүсийн хөрсний органик нүүрстөрөгчийн SOC фракцын хуримтлалд газар ашиглалтын хэв шинжийн нөлөөллийг судлах зорилгоор Төв аймгийн Борнуур сумаас хөрсний дээжийг тариалангийн талбай, ой, бэлчээрээс 0-20, 20-40 см гүнээс авсан. Ойн хөрсөн дэх POC/SOC-ийн дундаж харьцаа 0.71 байгаа нь ойн хөрсний хувьд POC нь SOC-ийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болохыг харуулж байна. Тариалан, бэлчээрийн хөрсний MOC/SOC харьцаа 0.57 ба 0.75 байгаа нь эдгээр хөрсний MOC нь SOC-ийн үндсэн бүрэлдэхүүн гэдгийг харуулж байна. Нүүрстөрөгчийн  менежментийн индекс (CMI) нь хяналтын хөрстэй  харьцуулахад тухайн газар ашиглалт нь хөрсний чанарт хэрхэн нөлөөлж байгааг харуулсан үнэлгээний загвар юм. CMI нь 0-20 см гүнд бэлчээрийн хөрсөнд хамгийн их, дараа нь ой, хамгийн бага нь тариалангийн хөрс байсан. CMI нь 20-40 см гүнд  ой>бэлчээр>тариалангийн хөрс гэсэн дараалалтай байна. Энэхүү судалгаагаар газар ашиглалтын янз бүрийн хэлбэрүүд нь хөрсний органик нүүрстөрөгчийн фракц, улмаар CMI-д нөлөөлдөг болохыг харуулж байна. CMI-ийг газар ашиглалт, газрын бүрхэвчийн өөрчлөлтөд нөлөөлөх хөрсний доройтол болон сайжруулалтын үзүүлэлт болгон ашиглаж болно.

Түлхүүр үгс: Хөрсний органик нүүрстөрөгчийн фракц, Перманганатаар исэлдүүлсэн органик нүүрстөрөгч, Макро хэсгийн нүүрстөрөгч, Эрдэс органик нүүрстөрөгч

Abstract
124
PDF 135

References

T. Ramesh, N. S. Bolan, M. B. Kirkham, H. Wijesekara, M. Kanchikerimath, C. Srinivasa Rao, S. Sandeep, J. Rinklebe, Y. S. Ok, B. U. Choudhury, H. Wang, C. Tang, X. Wang, Z. Song and O. W. Freeman, "Soil organic carbon dynamics: Impact of land use changes and management practices: A review," Advances in Agronomy, vol. 156, pp. 1-107, 2019. Available: https://doi.org/10.1016/bs.agron.2019.02.001

M. M. Wander and M. G. Bidart, "Tillage practice influences the physical protection, bioavailability, and composition of particulate organic matter," Biol, Fertil. Soils, vol. 32, pp. 360-367, 2000. Available: https://doi.org/10.1007/s003740000260

C. Cambardella and E. Elliott, "Particulate soil organic-matter changes across a grassland cultivation sequence," Soil Sci. Soc. of Am, vol. 56, pp. 777-783, 1992. Available: https://doi.org/10.2136/sssaj1992.03615995005600030017x

Z. Zhao, Z. Zhao, B. Fu, J. Wang and W. Tang, "Characteristics of soil organic carbon fractions under different land use patterns in a tropical area," Journal of Soils and Sediments, vol. 21, pp. 689-697, 2021. Available: https://doi.org/10.1007/s11368-020-02809-7

M. B. Sainepo, C. G,achene and A. Karuma, "Assessment of soil organic carbon fractions and carbon management index under different land use types in Olesharo Catchment Narok county, Kenya," Carbon balance and Management, vol. 113, no. 4, 2018. Available: https://doi.org/10.1186/s13021-018-0091-7

G. Blair, R. Lefroy and L. Lisle, "Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems," Aust. J. Argir. Res, vol. 46, pp. 1459-1466, 1995. Available: https://doi.org/10.1071/AR9951459

L. Si, W. Mi, Y. Sun, W. Tao, ,J. Zhang and L. Su, "Changes in Soil Organic Carbon and Its Labile Fractions after Land Conversion from Paddy Fields to Woodlands or Corn Fields," Agronomy, vol. 12, no. 29, pp. 1-10, 2022. Available: https://doi.org/10.3390/agronomy12010029

N. Amin, H. N. SalambaJuiceN. Juita, "The Role of labile fraction of carbon for soil quality assessment," Earth and Environmental Science, vol. 807, no. 3, 2021. Available: https://doi.org/10.1088/1755-1315/807/3/032095

S. W. Culman, S. S. Snapp, M. A. Freeman, M. E. Schipanski, J. Beniston, R. Lal, L. E. Drinkwater, A. J. Franzluebbers, J. D. Glover, S. Grandy, J. Lee, J. Six, J. E. Maul and S. B. Mirsky, "Permanganate oxidizablereflectreflects a processed soil fraction that is sensitive to management," Soil Science Society of America Journal, vol. 76, pp. 494-504, 2012. Available: https://doi.org/10.2136/sssaj2011.0286

J. A. Moura, M. I. S. Gonzaga, T. L. D. Silva, D. V. Guimaraes and I. L. D. Santana, "Organic matter and carbon management index of soil treated with composed and non-composed residues," Universidade Federal Rural do Semi-Arido, 2017. Available: https://doi.org/10.1590/1983-21252017v30n109rc

Downloads

Published

2022-12-29

How to Cite

Khavtgai, Z., Damba, I., & Tserengunsen, P. (2022). Effect of land use on soil organic carbon fractions. Mongolian Journal of Geography and Geoecology, 59(43), 92–99. https://doi.org/10.5564/mjgg.v59i43.2516

Issue

Section

Articles