Published February 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Positive rhizospheric effects on soil carbon are primarily controlled by abiotic rather than biotic factors across global agroecosystems

Creators

  • 1. Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture
  • 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 3. Institute of Soil Science and Plant Cultivation
  • 4. Beijing Forestry University
  • 5. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning
  • 6. Northeast Forestry University
  • 7. Minnesota Department of Natural Resources
  • 8. University of Minnesota

Description

The carbon (C) that surrounds the rhizosphere serves as the nexus between soil, plants, and atmosphere. Although it is known that rhizospheric C is sensitive to soil management and environmental changes, the influences of crop roots on rhizospheric C across global agroecosystems have not yet been systematically quantified, which limits our understanding of the terrestrial C cycle. A comprehensive meta-analysis including 748, 294, and 695 paired data of soil organic carbon (SOC), dissolved organic carbon (DOC), and soil microbial biomass carbon (SMBC) in rhizosphere and corresponding bulk soil from 154 papers, together with 25 biotic and abiotic variables, was conducted to quantify the effects of the rhizosphere on soil carbon across global agroecosystems. We found that the rhizosphere had greater SOC, DOC, and SMBC compared to the bulk soil, with 7.0%, 34.6%, and 26.1%, respectively. Rhizospheric effects on SOC and DOC varied significantly with different climate zones, aridity indices, and crop types; however, this phenomenon did not occur with SMBC. Soil available nutrients were the main driving factor behind rhizospheric SOC (relative influence of 37.0%), whereas SMBC played a small role in regulating the rhizosphere DOC, aside from the aridity index, crop type, initial soil C, and soil pH. The soil microbial structure, diversity, and function were not critical for regulating rhizospheric C. Path analysis revealed an intercorrelated network involving climate, physicochemical soil properties, and SMBC to determine the rhizospheric impacts on SOC and DOC. Understanding the size and driving factors of the rhizospheric effects on soil C is useful for determining how crop selection might affect broader C and nutrient cycling in agroecosystems.

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

Translated Description (Arabic)

يعمل الكربون (C) الذي يحيط بالغلاف الجذر كحلقة وصل بين التربة والنباتات والغلاف الجوي. على الرغم من أنه من المعروف أن الغلاف الجذري C حساس لإدارة التربة والتغيرات البيئية، إلا أن تأثيرات جذور المحاصيل على الغلاف الجذري C عبر النظم الإيكولوجية الزراعية العالمية لم يتم تحديدها كمياً بشكل منهجي بعد، مما يحد من فهمنا لدورة C الأرضية. تم إجراء تحليل تلوي شامل بما في ذلك 748 و 294 و 695 بيانات مقترنة من الكربون العضوي في التربة (SOC)، والكربون العضوي المذاب (DOC)، وكربون الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة (SMBC) في غلاف الجذور والتربة السائبة المقابلة من 154 ورقة، جنبًا إلى جنب مع 25 متغيرًا حيويًا وغير حيوي، لتحديد آثار غلاف الجذور على كربون التربة عبر النظم الإيكولوجية الزراعية العالمية. وجدنا أن غلاف الجذور كان لديه مخزون أكبر من الكربون العضوي في التربة، و DOC، و SMBC مقارنة بالتربة السائبة، بنسبة 7.0 ٪، و 34.6 ٪، و 26.1 ٪ على التوالي. اختلفت تأثيرات الجذور على مخزون الكربون العضوي في التربة و DOC بشكل كبير باختلاف المناطق المناخية ومؤشرات الجفاف وأنواع المحاصيل ؛ ومع ذلك، لم تحدث هذه الظاهرة مع SMBC. كانت المغذيات المتاحة للتربة هي العامل الدافع الرئيسي وراء مخزون الكربون العضوي في الغلاف الجذر (التأثير النسبي بنسبة 37.0 ٪)، في حين لعبت SMBC دورًا صغيرًا في تنظيم وثيقة الغلاف الجذر، بصرف النظر عن مؤشر الجفاف، ونوع المحصول، والتربة الأولية C، ودرجة حموضة التربة. لم يكن التركيب الميكروبي للتربة وتنوعها ووظيفتها أمرًا بالغ الأهمية لتنظيم الجذر C. كشف تحليل المسار عن شبكة مترابطة تشمل المناخ وخصائص التربة الفيزيائية والكيميائية و SMBC لتحديد تأثيرات الجذر على مخزون الكربون العضوي في التربة و DOC. إن فهم حجم وعوامل الدافع لتأثيرات الجذور على التربة C مفيد لتحديد كيف يمكن أن يؤثر اختيار المحاصيل على دورة C والمغذيات الأوسع في النظم الإيكولوجية الزراعية.

Translated Description (French)

Le carbone (C) qui entoure la rhizosphère sert de lien entre le sol, les plantes et l'atmosphère. Bien que l'on sache que le C rhizosphérique est sensible à la gestion des sols et aux changements environnementaux, les influences des racines des cultures sur le C rhizosphérique dans les agroécosystèmes mondiaux n'ont pas encore été systématiquement quantifiées, ce qui limite notre compréhension du cycle du C terrestre. Une méta-analyse complète comprenant 748, 294 et 695 données appariées du carbone organique du sol (SOC), du carbone organique dissous (COD) et du carbone de la biomasse microbienne du sol (SMBC) dans la rhizosphère et le sol en vrac correspondant de 154 articles, ainsi que 25 variables biotiques et abiotiques, a été menée pour quantifier les effets de la rhizosphère sur le carbone du sol dans les agroécosystèmes mondiaux. Nous avons constaté que la rhizosphère avait un plus grand SOC, COD et SMBC par rapport au sol en vrac, avec 7,0%, 34,6% et 26,1%, respectivement. Les effets de la rhizosphère sur le COS et le COD variaient considérablement selon les zones climatiques, les indices d'aridité et les types de cultures ; cependant, ce phénomène ne s'est pas produit avec le SMBC. Les nutriments disponibles dans le sol ont été le principal facteur déterminant du COS de la rhizosphère (influence relative de 37,0 %), tandis que le SMBC a joué un petit rôle dans la régulation du COD de la rhizosphère, à l'exception de l'indice d'aridité, du type de culture, du C initial du sol et du pH du sol. La structure, la diversité et la fonction microbiennes du sol n'étaient pas critiques pour la régulation de la rhizosphère C. L'analyse du chemin a révélé un réseau intercorrélé impliquant le climat, les propriétés physico-chimiques du sol et le SMBC pour déterminer les impacts rhizosphériques sur le COS et le COD. Comprendre la taille et les facteurs déterminants des effets rhizosphériques sur le C du sol est utile pour déterminer comment la sélection des cultures pourrait affecter le C plus large et le cycle des nutriments dans les agroécosystèmes.

Translated Description (Spanish)

El carbono (C) que rodea la rizosfera sirve como nexo entre el suelo, las plantas y la atmósfera. Aunque se sabe que el C rizosférico es sensible al manejo del suelo y a los cambios ambientales, las influencias de las raíces de los cultivos en el C rizosférico en los agroecosistemas globales aún no se han cuantificado sistemáticamente, lo que limita nuestra comprensión del ciclo C terrestre. Se realizó un metanálisis exhaustivo que incluyó datos emparejados de 748, 294 y 695 de carbono orgánico del suelo (SOC), carbono orgánico disuelto (DOC) y carbono de biomasa microbiana del suelo (SMBC) en la rizosfera y el suelo a granel correspondiente de 154 documentos, junto con 25 variables bióticas y abióticas, para cuantificar los efectos de la rizosfera en el carbono del suelo en los agroecosistemas globales. Encontramos que la rizosfera tenía mayor SOC, DOC y SMBC en comparación con el suelo a granel, con 7.0%, 34.6% y 26.1%, respectivamente. Los efectos rizosféricos en SOC y DOC variaron significativamente con diferentes zonas climáticas, índices de aridez y tipos de cultivos; sin embargo, este fenómeno no ocurrió con SMBC. Los nutrientes disponibles en el suelo fueron el principal factor impulsor del COS rizosférico (influencia relativa del 37,0%), mientras que el SMBC desempeñó un pequeño papel en la regulación del COS de la rizosfera, aparte del índice de aridez, el tipo de cultivo, el C inicial del suelo y el pH del suelo. La estructura microbiana, la diversidad y la función del suelo no fueron críticas para regular la C. El análisis de la trayectoria rizosférica reveló una red intercorrelacionada que involucra el clima, las propiedades fisicoquímicas del suelo y el SMBC para determinar los impactos rizosféricos en el COS y el DOC. Comprender el tamaño y los factores impulsores de los efectos rizosféricos en el C del suelo es útil para determinar cómo la selección de cultivos podría afectar el C más amplio y el ciclo de nutrientes en los agroecosistemas.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يتم التحكم في التأثيرات الإيجابية للغلاف الجذري على كربون التربة في المقام الأول عن طريق العوامل غير الحيوية بدلاً من العوامل الحيوية عبر النظم الإيكولوجية الزراعية العالمية
Translated title (French)
Les effets rhizosphériques positifs sur le carbone du sol sont principalement contrôlés par des facteurs abiotiques plutôt que biotiques dans tous les agroécosystèmes mondiaux
Translated title (Spanish)
Los efectos rizosféricos positivos sobre el carbono del suelo están controlados principalmente por factores abióticos en lugar de bióticos en los agroecosistemas globales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4318046672
DOI
10.1016/j.geoderma.2023.116337

Is supplement to
https://openalex.org/W4220898314 (Other)
https://openalex.org/W3157792644 (Other)
https://openalex.org/W2910256501 (Other)
https://openalex.org/W2900586135 (Other)
https://openalex.org/W2615406449 (Other)
https://openalex.org/W2383861548 (Other)
https://openalex.org/W2125271689 (Other)
https://openalex.org/W2043580023 (Other)
https://openalex.org/W1979465606 (Other)
https://openalex.org/W1973436085 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1974883295
  • https://openalex.org/W1978113616
  • https://openalex.org/W1979099551
  • https://openalex.org/W1994092876
  • https://openalex.org/W1995020570
  • https://openalex.org/W2041483208
  • https://openalex.org/W2052568399
  • https://openalex.org/W2070471459
  • https://openalex.org/W2075641736
  • https://openalex.org/W2111783093
  • https://openalex.org/W2134603709
  • https://openalex.org/W2135695572
  • https://openalex.org/W2138791463
  • https://openalex.org/W2144189317
  • https://openalex.org/W2158593790
  • https://openalex.org/W2158708857
  • https://openalex.org/W2162844667
  • https://openalex.org/W2163462941
  • https://openalex.org/W2285146317
  • https://openalex.org/W2345107222
  • https://openalex.org/W2552440416
  • https://openalex.org/W2568504712
  • https://openalex.org/W2606725979
  • https://openalex.org/W2736456658
  • https://openalex.org/W2740255517
  • https://openalex.org/W2745770579
  • https://openalex.org/W2776818502
  • https://openalex.org/W2793103233
  • https://openalex.org/W2795998225
  • https://openalex.org/W2896047926
  • https://openalex.org/W2898656793
  • https://openalex.org/W2903411263
  • https://openalex.org/W2908541131
  • https://openalex.org/W2910494430
  • https://openalex.org/W2921103819
  • https://openalex.org/W2965444903
  • https://openalex.org/W2970201569
  • https://openalex.org/W3025964747
  • https://openalex.org/W3082757864
  • https://openalex.org/W3093383746
  • https://openalex.org/W3100253621
  • https://openalex.org/W3155877438
  • https://openalex.org/W3165816293
  • https://openalex.org/W3180765870
  • https://openalex.org/W3185927953
  • https://openalex.org/W3208592396
  • https://openalex.org/W4211207051
  • https://openalex.org/W4288926608
  • https://openalex.org/W4296674648
  • https://openalex.org/W614779977