Soil aggregation and soil organic matter in conventionally and organically farmed Austrian Chernozems / Bodenaggregation und organische Substanz in konventionell und biologisch bewirtschafteten österreichischen Tschernosemböden

Abstract

SummaryIn order to study the soil aggregate distributions and soil organic matter (SOM), we sampled top-and subsoils in four intensively farmed croplands (two organic (Org-OB and Org-LA), and two conventional (Con-OB and Con-LA)) on Haplic Chernozems located in Marchfeld in the east of Vienna (Austria). Soil structure and SOM quantity, quality and distribution between free and occluded particulate organic matter and aggregate size fractions (<20 µm, 20-250 µm, 250-5000 µm) were studied by following a density fractionation procedure with low-energy ultrasound treatment. The relation of the soil physicochemical (e.g., particle size distribution, pH, organic carbon, total nitrogen) and biological properties (e.g., fungal biomass, active fungi) with stable soil aggregate size fractions and SOM was studied. The mean weight diameter (MWD) showed no significant difference between all studied sites and was between 3.8 mm and 10.0 mm in topsoils and between 6.7 mm and 11.9 mm in subsoils. In topsoils, the contents of calcium-acetate-lactate (CAL)-extractable P, active fungal biomass, dithionite-extractable Fe and sand were significantly positively correlated with the amount of the macroaggregates and with the MWD. We observed that most soil organic carbon, depending on soil texture, was stored in the microaggregate size classes <20 µm and 20-250 µm.Keywords: organic matter dynamics, aggregate stability, solid-state 13C NMR spectroscopy, particulate organic matter (POM), aggregate hierarchy ZusammenfassungUm die Verteilung der Bodenaggregate und der organischen Substanz des Bodens näher zu erforschen, wurden Ober-und Unterböden von vier intensiv landwirtschaftlich genutzten Ackerflächen (zwei biologisch-organischen (Org-OB and Org-LA) und zwei konventionell bewirtschafteten (Con-OB and Con-LA)) beprobt. Bei den Böden handelte es sich um Tschernoseme, die sich im Marchfeld, östlich von Wien (Österreich), befinden. Die Bodenstruktur sowie die Menge, die Qualität und die Aufteilung der organischen Substanz zwischen freier und okkludierter organischer Substanz (fPOM and oPOM) und die Größe der Aggregate (<20 µm, 20-250 µm, 250-5000 µm) wurden mittels Dichtefraktionierung mit niedriger Ultraschallenergie untersucht. Das Verhältnis der physikochemischen (z.B. Korngrößenverteilung, pH, organischer Kohlenstoff, Gesamt-Stickstoffgehalt) und der biologischen Eigenschaften (Pilz-Biomasse, aktive Pilze) in den Aggregaten wurde mit stabiler Bodenaggregatgrößen Fraktionierung untersucht. Der mittlere gewichtete Durchmesser (MDW) lag zwischen 3,8 mm und 10,0 mm in den Oberböden und zwischen 6,7 mm und 11,9 mm in den Unterböden und zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Standorten. Im Oberboden waren der CAL-lösliche Phosphorgehalt, die aktive Pilzbiomasse, dithionitlösliches Eisen und Sand signifikant positiv korreliert mit der Anzahl der Makroaggregate und mit dem MDW. Der meiste organische Kohlenstoff war, abhängig von der Bodenart, in den Mikroaggregaten der Größenklassen <20 µm und 20-250 µm gespeichert.Schlagworte: Dy...

Parent Material Effect on Soil Organic Carbon Concentration under Primeval European Beech Forests at a Regional Scale

“…Under such circumstances, clay-and microaggregateprotected SOC pools play only a minor role and SOC is largely stored as POM in macroaggregates (>250 µm). Macroaggregates form in conditions featuring abundant sand fraction, litter-or root-derived POM, and the presence of microaggregates [33,74]. The evidence of substantial POM presence was provided by the relatively high C:N ratio, especially in the subsoil.…”