Published October 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Soil Respiration and N-Mineralization Processes in the Patagonian Steppe Are More Responsive to Nutrient Than to Water Addition
Creators
- 1. National University of Patagonia San Juan Bosco
- 2. University of Buenos Aires
- 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 4. Patagonian Ecosystems Investigation Research Center
Description
Abstract Aims: Soil respiration and N-mineralization are key processes in C and N cycling of terrestrial ecosystems. Both processes are limited by soil temperature, moisture and nutrient content in arid and cold ecosystems, but how nutrient addition interacts with water addition requires further investigation. This study addresses the effects of water and N+P additions on soil respiration and mineralization rates in the Patagonian steppe.Methods: We measured soil respiration and N-mineralization throughout seasons in control, fertilized, irrigated and irrigated-fertilized plots. We also analyzed root density and soil physico-chemical properties.Results: The soil CO 2 effluxes in the Patagonian steppe were controlled by soil temperature, soil water content and root density. Increases in water addition had no effects on soil respiration, except when combined with N+P addition. However, soil nutrient enrichment without water addition enhanced soil respiration during the plant growing season. We found a linear positive relationship between root density and soil respiration, without interaction with treatments. N+P addition had negative impacts on N-mineralization, resulting in a strong N-immobilization. However, soil ammonium and nitrate content increased with N+P addition all over the seasons.Conclusion: Moderate increases in the precipitation through small pulses lead to no long-term response of soil processes in arid and cold Patagonian ecosystems. However, soil CO 2 effluxes are likely to increase with nutrient additions, such as anthropogenic N deposition, and microbial biomass could retain more nutrients in the soil. Therefore, high levels of N enrichment in arid ecosystems may strengthen the positive feedback between C cycle and climate change.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الأهداف المجردة: يعد تنفس التربة وتمعدن النيتروجين من العمليات الرئيسية في دورتي الكربون والنيتروجين للنظم الإيكولوجية الأرضية. وتقتصر كلتا العمليتين على درجة حرارة التربة والرطوبة ومحتوى المغذيات في النظم الإيكولوجية القاحلة والباردة، ولكن كيفية تفاعل إضافة المغذيات مع إضافة المياه تتطلب المزيد من البحث. تتناول هذه الدراسة آثار المياه وإضافات N+P على تنفس التربة ومعدلات التمعدن في سهوب باتاغونيا .الطرق: قمنا بقياس تنفس التربة وتمعدن N طوال المواسم في السيطرة، والأراضي المخصبة والمروية والمخصبة المخصبة. كما قمنا بتحليل كثافة الجذر والخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة. النتائج: تم التحكم في تدفقات ثاني أكسيد الكربون في التربة في سهوب باتاغونيا من خلال درجة حرارة التربة ومحتوى مياه التربة وكثافة الجذر. لم يكن للزيادات في إضافة المياه أي تأثير على تنفس التربة، إلا عندما تقترن بإضافة N+P. ومع ذلك، فإن إثراء مغذيات التربة دون إضافة الماء يعزز تنفس التربة خلال موسم زراعة النباتات. وجدنا علاقة إيجابية خطية بين كثافة الجذر وتنفس التربة، دون تفاعل مع العلاجات. كان لإضافة N+P آثار سلبية على تمعدن N، مما أدى إلى شلل قوي لـ N. ومع ذلك، زاد محتوى الأمونيوم والنترات في التربة مع إضافة N+P طوال المواسم. الخاتمة: تؤدي الزيادات المعتدلة في هطول الأمطار من خلال النبضات الصغيرة إلى عدم وجود استجابة طويلة الأجل لعمليات التربة في النظم الإيكولوجية القاحلة والباردة في باتاغونيا. ومع ذلك، من المرجح أن تزداد تدفقات ثاني أكسيد الكربون في التربة مع إضافات المغذيات، مثل ترسب النيتروجين البشري المنشأ، ويمكن أن تحتفظ الكتلة الحيوية الميكروبية بمزيد من المغذيات في التربة. لذلك، قد تعزز المستويات العالية من الإثراء N في النظم الإيكولوجية القاحلة التغذية المرتدة الإيجابية بين الدورة C وتغير المناخ.Translated Description (French)
Buts : La respiration du sol et la minéralisation de l'azote sont des processus clés dans le cycle du carbone et de l'azote des écosystèmes terrestres. Les deux processus sont limités par la température du sol, l'humidité et la teneur en nutriments dans les écosystèmes arides et froids, mais la façon dont l'ajout de nutriments interagit avec l'ajout d'eau nécessite une étude plus approfondie. Cette étude aborde les effets des ajouts d'eau et de N+P sur la respiration et les taux de minéralisation du sol dans la steppe de Patagonie. Méthodes : Nous avons mesuré la respiration et la minéralisation du sol tout au long des saisons dans des parcelles témoins, fertilisées, irriguées et irriguées-fertilisées. Nous avons également analysé la densité racinaire et les propriétés physico-chimiques du sol.Résultats : Les efflux de CO 2 du sol dans la steppe de Patagonie ont été contrôlés par la température du sol, la teneur en eau du sol et la densité racinaire. Les augmentations de l'ajout d'eau n'ont eu aucun effet sur la respiration du sol, sauf lorsqu'elles sont combinées à l'ajout de N+P. Cependant, l'enrichissement du sol en nutriments sans ajout d'eau a amélioré la respiration du sol pendant la saison de croissance des plantes. Nous avons trouvé une relation positive linéaire entre la densité racinaire et la respiration du sol, sans interaction avec les traitements. L'addition de N+P a eu des impacts négatifs sur la N-minéralisation, entraînant une forte N-immobilisation. Cependant, la teneur en ammonium et en nitrate du sol a augmenté avec l'ajout de N+P tout au long des saisons. Conclusion : des augmentations modérées des précipitations par de petites impulsions ne conduisent à aucune réponse à long terme des processus du sol dans les écosystèmes arides et froids de Patagonie. Cependant, les efflux de CO 2 dans le sol sont susceptibles d'augmenter avec les ajouts de nutriments, tels que les dépôts d'azote anthropiques, et la biomasse microbienne pourrait retenir plus de nutriments dans le sol. Par conséquent, des niveaux élevés d'enrichissement en azote dans les écosystèmes arides peuvent renforcer la rétroaction positive entre le cycle du C et le changement climatique.Translated Description (Spanish)
Objetivos abstractos: La respiración del suelo y la N-mineralización son procesos clave en el ciclo C y N de los ecosistemas terrestres. Ambos procesos están limitados por la temperatura del suelo, la humedad y el contenido de nutrientes en los ecosistemas áridos y fríos, pero la forma en que la adición de nutrientes interactúa con la adición de agua requiere más investigación. Este estudio aborda los efectos de las adiciones de agua y N+P en las tasas de respiración y mineralización del suelo en la estepa patagónica. Métodos: Medimos la respiración del suelo y la N-mineralización a lo largo de las estaciones en parcelas de control, fertilizadas, irrigadas y fertilizadas con riego. También analizamos la densidad radicular y las propiedades físico-químicas del suelo.Resultados: Los eflujos de CO 2 del suelo en la estepa patagónica fueron controlados por la temperatura del suelo, el contenido de agua del suelo y la densidad radicular. Los aumentos en la adición de agua no tuvieron efectos sobre la respiración del suelo, excepto cuando se combinaron con la adición de N+P. Sin embargo, el enriquecimiento de nutrientes del suelo sin adición de agua mejoró la respiración del suelo durante la temporada de crecimiento de las plantas. Encontramos una relación positiva lineal entre la densidad radicular y la respiración del suelo, sin interacción con los tratamientos. La adición de N+P tuvo impactos negativos en la N-mineralización, lo que resultó en una fuerte inmovilización de N. Sin embargo, el contenido de amonio y nitrato del suelo aumentó con la adición de N+P durante todas las temporadas.Conclusión: los aumentos moderados en la precipitación a través de pequeños pulsos no conducen a una respuesta a largo plazo de los procesos del suelo en los ecosistemas áridos y fríos de la Patagonia. Sin embargo, es probable que los eflujos de CO 2 del suelo aumenten con las adiciones de nutrientes, como la deposición antropogénica de N, y la biomasa microbiana podría retener más nutrientes en el suelo. Por lo tanto, los altos niveles de enriquecimiento de N en ecosistemas áridos pueden fortalecer la retroalimentación positiva entre el ciclo C y el cambio climático.Files
latest.pdf.pdf
Files
(664.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6827527169adf423e38c0c49854f8914
|
664.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- عمليات تنفس التربة وتمعدن النيتروجين في سهوب باتاغونيا أكثر استجابة للمغذيات من إضافة الماء
- Translated title (French)
- Les processus de respiration du sol et de N-minéralisation dans la steppe de Patagonie sont plus sensibles aux nutriments qu'à l'addition d'eau
- Translated title (Spanish)
- Los procesos de respiración y mineralización del suelo en la estepa patagónica son más sensibles a los nutrientes que a la adición de agua
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3203328396
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-928193/v1
References
- https://openalex.org/W1455188860
- https://openalex.org/W1553585439
- https://openalex.org/W1964163570
- https://openalex.org/W1964994969
- https://openalex.org/W1967769324
- https://openalex.org/W1968594079
- https://openalex.org/W1973572323
- https://openalex.org/W1973998243
- https://openalex.org/W1974718120
- https://openalex.org/W1977175980
- https://openalex.org/W1980322346
- https://openalex.org/W1985982697
- https://openalex.org/W1988396787
- https://openalex.org/W1994184277
- https://openalex.org/W1995566242
- https://openalex.org/W2002871853
- https://openalex.org/W2005593551
- https://openalex.org/W2011168185
- https://openalex.org/W2011198574
- https://openalex.org/W2012418594
- https://openalex.org/W2014093871
- https://openalex.org/W2018757639
- https://openalex.org/W2022193819
- https://openalex.org/W2024187540
- https://openalex.org/W2038032827
- https://openalex.org/W2041671416
- https://openalex.org/W2046471842
- https://openalex.org/W2047171868
- https://openalex.org/W2053583705
- https://openalex.org/W2060410182
- https://openalex.org/W2065582649
- https://openalex.org/W2067238599
- https://openalex.org/W2072464922
- https://openalex.org/W2075689559
- https://openalex.org/W2080593748
- https://openalex.org/W2080690206
- https://openalex.org/W2081287715
- https://openalex.org/W2081810545
- https://openalex.org/W2094786261
- https://openalex.org/W2096371469
- https://openalex.org/W2096606149
- https://openalex.org/W2097943005
- https://openalex.org/W2101712632
- https://openalex.org/W2108110762
- https://openalex.org/W2108356966
- https://openalex.org/W2121213482
- https://openalex.org/W2122661314
- https://openalex.org/W2128081786
- https://openalex.org/W2131935694
- https://openalex.org/W2134765824
- https://openalex.org/W2137746138
- https://openalex.org/W2139610873
- https://openalex.org/W2142097717
- https://openalex.org/W2144237525
- https://openalex.org/W2152301656
- https://openalex.org/W2158542668
- https://openalex.org/W2159267296
- https://openalex.org/W2161550924
- https://openalex.org/W2167598816
- https://openalex.org/W2203100024
- https://openalex.org/W221962173
- https://openalex.org/W2235954272
- https://openalex.org/W2336567300
- https://openalex.org/W2462644290
- https://openalex.org/W2478738321
- https://openalex.org/W2530245628
- https://openalex.org/W2582743722
- https://openalex.org/W2594459537
- https://openalex.org/W2749095317
- https://openalex.org/W2755551752
- https://openalex.org/W2756206289
- https://openalex.org/W2765456236
- https://openalex.org/W2793656403
- https://openalex.org/W2794674724
- https://openalex.org/W2806706842
- https://openalex.org/W2915138805
- https://openalex.org/W2969333121
- https://openalex.org/W2982653731
- https://openalex.org/W301311450
- https://openalex.org/W3015159798
- https://openalex.org/W3032888620
- https://openalex.org/W3045782076
- https://openalex.org/W3112262340
- https://openalex.org/W3169924324
- https://openalex.org/W3197544754
- https://openalex.org/W3199895704
- https://openalex.org/W330676098
- https://openalex.org/W4236802658
- https://openalex.org/W4243374685
- https://openalex.org/W4245931125
- https://openalex.org/W4247445471
- https://openalex.org/W4399568367
- https://openalex.org/W4399637893