Published October 1, 2022 | Version v1
Publication

Soil organic carbon stocks in the high mountain permafrost zone of the semi-arid Central Andes (Cordillera Frontal, Argentina)

  • 1. Stockholm University
  • 2. Instituto de Química del Noroeste Argentino
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Description

This study presents the first detailed soil organic carbon (SOC) inventory for a high mountain permafrost zone in the semi-arid Central Andes of South America. We describe plant cover and soil profiles at 31 sites representing the main land cover and landform types in the Veguitas catchment (Cordillera Frontal, Argentina), which ranges in elevation from c. 3000 to 5500 m. The vegetated area with soil development is largely confined to altitudes of < 3650 m and represents only 8.2% of the total catchment area. Mean SOC 0–100 cm storage for the vegetated portion of the catchment is 3.62 kg C m−2, which is reduced to 0.33 kg C m−2 if we consider negligible SOC stocks in the extensive bare ground and glaciated areas at higher elevations. Hotspots of SOC storage are wet meadow areas, with peat deposits up to 102 cm deep and a maximum observed total SOC storage of 53.07 kg C m−2. These wet meadow areas, however, occupy only 0.11% of the total catchment area and their contribution to mean SOC storage is limited. Among soils at well-drained sites, highest mean SOC 0–100 cm storage is found on backslope positions of moraines that predate the Last Glacial Maximum (6.87 kg C m−2). Only 2% of all SOC stocks in the catchment are found in permafrost terrain and none are located in the permafrost layer itself. The main ecoclimatic control on SOC storage is plant cover, with vegetation limits being sensitive to ambient temperature. Projected increases in temperatures will not remobilize any frozen SOC stocks but will likely result in an upward shift of the upper vegetation belt with soil development creating new areas of phytomass carbon and SOC storage. The area is expected to represent a net C sink and thus a negative feedback on future global warming.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تقدم هذه الدراسة أول جرد مفصل للكربون العضوي في التربة (SOC) لمنطقة جبلية دائمة التجمد في جبال الأنديز الوسطى شبه القاحلة في أمريكا الجنوبية. وصفنا الغطاء النباتي وملامح التربة في 31 موقعًا تمثل أنواع الغطاء الأرضي والتضاريس الرئيسية في مستجمعات فيجويتاس (كوردييرا فرونتال، الأرجنتين)، والتي يتراوح ارتفاعها من حوالي 3000 إلى 5500 متر. تقتصر المساحة النباتية التي تنمو فيها التربة إلى حد كبير على ارتفاعات أقل من 3650 مترًا وتمثل 8.2 ٪ فقط من إجمالي مساحة مستجمعات المياه. متوسط تخزين الكربون العضوي في التربة 0–100 سم للجزء النباتي من حوض التجميع هو 3.62 كجم C m−2، والذي ينخفض إلى 0.33 كجم C m−2 إذا أخذنا في الاعتبار مخزونات الكربون العضوي في التربة التي لا تذكر في الأرض العارية الواسعة والمناطق المتجمدة على ارتفاعات أعلى. النقاط الساخنة لتخزين مخزون الكربون العضوي في التربة هي مناطق مرج رطبة، مع رواسب خثية يصل عمقها إلى 102 سم وأقصى تخزين إجمالي ملحوظ لمخزون الكربون العضوي في التربة يبلغ 53.07 كجم C m−2. ومع ذلك، لا تشغل مناطق المروج الرطبة هذه سوى 0.11 ٪ من إجمالي مساحة مستجمعات المياه ومساهمتها في متوسط تخزين مخزون الكربون العضوي في التربة محدودة. بين التربة في المواقع جيدة التصريف، تم العثور على أعلى متوسط لتخزين الكربون العضوي في التربة 0–100 سم في مواضع الانحدار الخلفي للمورينات التي تسبق الحد الأقصى الجليدي الأخير (6.87 كجم C م−2). يوجد 2 ٪ فقط من جميع مخزونات الكربون العضوي في التربة في مستجمعات المياه في التضاريس الدائمة التجمد ولا يوجد أي منها في طبقة التربة الدائمة التجمد نفسها. التحكم البيئي المناخي الرئيسي في تخزين مخزون الكربون العضوي في التربة هو الغطاء النباتي، حيث تكون حدود الغطاء النباتي حساسة لدرجة الحرارة المحيطة. لن تؤدي الزيادات المتوقعة في درجات الحرارة إلى إعادة تعبئة أي مخزونات مجمدة من الكربون العضوي في التربة، ولكن من المحتمل أن تؤدي إلى تحول تصاعدي في حزام الغطاء النباتي العلوي مع تطوير التربة مما يخلق مناطق جديدة لتخزين كربون الكتلة النباتية ومخزون الكربون العضوي في التربة. من المتوقع أن تمثل المنطقة بالوعة C صافية وبالتالي ردود فعل سلبية على الاحترار العالمي في المستقبل.

Translated Description (French)

Cette étude présente le premier inventaire détaillé du carbone organique du sol (COS) pour une zone de pergélisol de haute montagne dans les Andes centrales semi-arides d'Amérique du Sud. Nous décrivons la couverture végétale et les profils de sol sur 31 sites représentant les principaux types de couverture terrestre et de relief dans le bassin versant de Veguitas (Cordillera Frontal, Argentine), dont l'altitude varie d'environ 3000 à 5500 m. La zone végétalisée avec développement du sol est largement confinée à des altitudes < 3650 m et ne représente que 8,2% de la superficie totale du bassin versant. Le stockage moyen du COS 0–100 cm pour la partie végétalisée du bassin versant est de 3,62 kg C m−2, ce qui est réduit à 0,33 kg C m−2 si l'on considère les stocks négligeables de COS dans les vastes zones dénudées et glaciaires à des altitudes plus élevées. Les points chauds du stockage du COS sont les zones de prairie humide, avec des dépôts de tourbe jusqu'à 102 cm de profondeur et un stockage total du COS maximum observé de 53,07 kg C m−2. Cependant, ces prairies humides n'occupent que 0,11 % de la superficie totale du bassin versant et leur contribution au stockage moyen du COS est limitée. Parmi les sols des sites bien drainés, le stockage moyen le plus élevé du SOC 0–100 cm se trouve sur les positions en pente arrière des moraines antérieures au dernier maximum glaciaire (6,87 kg C m−2). Seulement 2 % de tous les stocks de COS dans le bassin versant se trouvent dans le pergélisol et aucun n'est situé dans la couche de pergélisol elle-même. Le principal contrôle écoclimatique sur le stockage du COS est le couvert végétal, les limites de la végétation étant sensibles à la température ambiante. Les augmentations prévues des températures ne remobiliseront pas les stocks de COS gelés, mais entraîneront probablement un déplacement vers le haut de la ceinture de végétation supérieure, le développement du sol créant de nouvelles zones de stockage de carbone de phytomasse et de COS. La zone devrait représenter un puits net de carbone et donc une rétroaction négative sur le réchauffement climatique futur.

Translated Description (Spanish)

Este estudio presenta el primer inventario detallado de carbono orgánico del suelo (COS) para una zona de permafrost de alta montaña en los Andes centrales semiáridos de América del Sur. Describimos los perfiles de cubierta vegetal y suelo en 31 sitios que representan los principales tipos de cubierta terrestre y forma del terreno en la cuenca Veguitas (Cordillera Frontal, Argentina), que varía en altura de c. 3000 a 5500 m. El área de vegetación con desarrollo del suelo se limita en gran medida a altitudes de < 3650 m y representa solo el 8.2% del área total de captación. El almacenamiento medio de COS de 0–100 cm para la porción con vegetación de la cuenca es de 3.62 kg C m−2, que se reduce a 0.33 kg C m−2 si consideramos las poblaciones de COS insignificantes en el extenso terreno desnudo y las áreas glaciadas a mayores altitudes. Los puntos calientes de almacenamiento de COS son áreas de praderas húmedas, con depósitos de turba de hasta 102 cm de profundidad y un almacenamiento máximo de COS total observado de 53.07 kg C m−2. Estas áreas de pradera húmeda, sin embargo, ocupan solo el 0.11% del área total de captación y su contribución al almacenamiento de COS es limitada. Entre los suelos en sitios bien drenados, el almacenamiento medio más alto de SOC de 0–100 cm se encuentra en posiciones de talud posterior de morrenas que son anteriores al Último Máximo Glacial (6.87 kg C m−2). Solo el 2% de todas las poblaciones de COS en la cuenca se encuentran en terrenos de permafrost y ninguna se encuentra en la propia capa de permafrost. El principal control ecoclimático sobre el almacenamiento de COS es la cobertura vegetal, siendo los límites de vegetación sensibles a la temperatura ambiente. Los aumentos proyectados en las temperaturas no removilizarán ninguna reserva de COS congelada, pero probablemente resultarán en un desplazamiento hacia arriba del cinturón de vegetación superior con el desarrollo del suelo creando nuevas áreas de carbono de fitomasa y almacenamiento de COS. Se espera que el área represente un sumidero neto de C y, por lo tanto, una retroalimentación negativa sobre el calentamiento global futuro.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مخزونات الكربون العضوي في التربة في منطقة الجليد الدائم الجبلية العالية في جبال الأنديز الوسطى شبه القاحلة (كوردييرا فرونتال، الأرجنتين)
Translated title (French)
Stocks de carbone organique du sol dans la zone de pergélisol de haute montagne des Andes centrales semi-arides (Cordillère frontale, Argentine)
Translated title (Spanish)
Reservas de carbono orgánico del suelo en la zona de permafrost de alta montaña de los Andes Centrales semiáridos (Cordillera Frontal, Argentina)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4283700320
DOI
10.1016/j.catena.2022.106434

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1494431475
  • https://openalex.org/W1564453251
  • https://openalex.org/W1580007850
  • https://openalex.org/W1956280464
  • https://openalex.org/W1971157211
  • https://openalex.org/W1975357448
  • https://openalex.org/W1982518595
  • https://openalex.org/W1985094408
  • https://openalex.org/W2009225674
  • https://openalex.org/W2046896344
  • https://openalex.org/W2052662582
  • https://openalex.org/W2059698574
  • https://openalex.org/W2063834448
  • https://openalex.org/W2075317923
  • https://openalex.org/W2098627306
  • https://openalex.org/W2106595207
  • https://openalex.org/W2126096215
  • https://openalex.org/W2139388007
  • https://openalex.org/W2150739290
  • https://openalex.org/W2153151524
  • https://openalex.org/W2158585514
  • https://openalex.org/W2162172602
  • https://openalex.org/W2167452694
  • https://openalex.org/W2174996858
  • https://openalex.org/W2290308683
  • https://openalex.org/W2295030361
  • https://openalex.org/W2485576679
  • https://openalex.org/W2518036199
  • https://openalex.org/W2534439660
  • https://openalex.org/W2917671348
  • https://openalex.org/W3003933125
  • https://openalex.org/W3011463445
  • https://openalex.org/W3048951226
  • https://openalex.org/W3087205709
  • https://openalex.org/W3110793468
  • https://openalex.org/W3153437209
  • https://openalex.org/W4238917062
  • https://openalex.org/W4240959260