Published August 1, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

Dynamic characteristics of soil aggregate stability and related carbon and nitrogen pools at different developmental stages of plantations in northern China

Creators

  • 1. Beijing Forestry University

Description

The carbon and nitrogen reserves of forest soil play a key role in combating global climate change. Afforestation is considered an effective measure for increasing carbon and nitrogen reserves in terrestrial forest ecosystems. However, the mechanisms governing how different developmental stages of plantations affect soil carbon and nitrogen stability and storage remain unclear. In this study, we selected three developmental stages of the Larix principis-rupprechtii plantations: medium mature forest (30 yr), near mature forest (40 yr) and mature forest (50 yr). We studied the distribution and stability of soil aggregates at distinct developmental stages, the distribution of carbon and nitrogen pools related to aggregates, and their relationship to environmental factors. We found that with increasing forest age, the soil sand particles became finer. In each developmental stage, the proportion of aggregates >0.25 mm reached more than 85%. The concentrations of carbon and nitrogen in the soil aggregates were lower in the near mature forest (40 a) than in the medium mature forest (30 a), but reached a maximum in the mature forest (50 a). There were significant positive correlations between soil carbon and nitrogen concentrations and soil relative water content (RWC), forest age, and stand density. Soil texture strongly affected the distribution of aggregates. TOC/TN was mainly influenced by aggregate distribution, which was most vulnerable to environmental factors. Environmental factors have a significant negative impact on soil texture, and the path coefficient was -0.812. Environmental factors indirectly affected the concentrations of soil carbon and nitrogen by influencing the distribution and stability of soil aggregates. Therefore, different developmental stages of plantations strongly affected forest carbon and nitrogen pools by changing the soil structure and environmental factors. This study provides a basis for understanding the mechanisms of forest soil carbon and nitrogen storage.

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

Translated Description (Arabic)

تلعب احتياطيات الكربون والنيتروجين في تربة الغابات دورًا رئيسيًا في مكافحة تغير المناخ العالمي. يعتبر التشجير تدبيرًا فعالًا لزيادة احتياطيات الكربون والنيتروجين في النظم الإيكولوجية للغابات الأرضية. ومع ذلك، لا تزال الآليات التي تحكم كيفية تأثير المراحل التنموية المختلفة للمزارع على استقرار وتخزين كربون التربة والنيتروجين غير واضحة. في هذه الدراسة، اخترنا ثلاث مراحل تنموية لمزارع لاريكس برينسيبيس- روبريشتاي: غابة متوسطة النضج (30 عامًا)، وغابة قريبة من النضج (40 عامًا) وغابة ناضجة (50 عامًا). درسنا توزيع واستقرار ركام التربة في مراحل نمو متميزة، وتوزيع مجمعات الكربون والنيتروجين المتعلقة بالركام، وعلاقتها بالعوامل البيئية. وجدنا أنه مع زيادة عمر الغابات، أصبحت جزيئات رمل التربة أدق. في كل مرحلة من مراحل النمو، وصلت نسبة الركام >0.25 مم إلى أكثر من 85 ٪. كانت تركيزات الكربون والنيتروجين في ركام التربة أقل في الغابة شبه الناضجة (40 أ) منها في الغابة المتوسطة الناضجة (30 أ)، ولكنها وصلت إلى الحد الأقصى في الغابة الناضجة (50 أ). كانت هناك ارتباطات إيجابية كبيرة بين تركيزات الكربون والنيتروجين في التربة والمحتوى المائي النسبي للتربة وعمر الغابات وكثافة الحامل. أثر نسيج التربة بشدة على توزيع الركام. تأثر جدول المحتويات/الجدول الزمني بشكل أساسي بالتوزيع الكلي، والذي كان الأكثر عرضة للعوامل البيئية. العوامل البيئية لها تأثير سلبي كبير على نسيج التربة، وكان معامل المسار -0.812. أثرت العوامل البيئية بشكل غير مباشر على تركيزات كربون التربة والنيتروجين من خلال التأثير على توزيع واستقرار ركام التربة. لذلك، أثرت المراحل التنموية المختلفة للمزارع بشدة على برك الكربون والنيتروجين في الغابات من خلال تغيير بنية التربة والعوامل البيئية. توفر هذه الدراسة أساسًا لفهم آليات تخزين الكربون والنيتروجين في تربة الغابات.

Translated Description (French)

Les réserves de carbone et d'azote des sols forestiers jouent un rôle clé dans la lutte contre le changement climatique mondial. Le boisement est considéré comme une mesure efficace pour augmenter les réserves de carbone et d'azote dans les écosystèmes forestiers terrestres. Cependant, les mécanismes régissant la façon dont les différents stades de développement des plantations affectent la stabilité et le stockage du carbone et de l'azote du sol restent flous. Dans cette étude, nous avons sélectionné trois stades de développement des plantations de Larix principis-rupprechtii : forêt mature moyenne (30 ans), forêt mature proche (40 ans) et forêt mature (50 ans). Nous avons étudié la distribution et la stabilité des agrégats de sol à des stades de développement distincts, la distribution des pools de carbone et d'azote liés aux agrégats et leur relation avec les facteurs environnementaux. Nous avons constaté qu'avec l'âge croissant de la forêt, les particules de sable du sol devenaient plus fines. À chaque stade de développement, la proportion d'agrégats >0,25 mm a atteint plus de 85 %. Les concentrations de carbone et d'azote dans les agrégats de sol étaient plus faibles dans la forêt quasi mature (40 a) que dans la forêt mature moyenne (30 a), mais atteignaient un maximum dans la forêt mature (50 a). Il y avait des corrélations positives significatives entre les concentrations de carbone et d'azote dans le sol et la teneur relative en eau du sol (RWC), l'âge de la forêt et la densité du peuplement. La texture du sol a fortement affecté la distribution des agrégats. TOC/TN était principalement influencé par la distribution agrégée, qui était la plus vulnérable aux facteurs environnementaux. Les facteurs environnementaux ont un impact négatif significatif sur la texture du sol, et le coefficient de cheminement était de -0,812. Les facteurs environnementaux ont indirectement affecté les concentrations de carbone et d'azote du sol en influençant la distribution et la stabilité des agrégats du sol. Par conséquent, les différents stades de développement des plantations ont fortement affecté les réservoirs de carbone et d'azote forestiers en modifiant la structure du sol et les facteurs environnementaux. Cette étude fournit une base pour comprendre les mécanismes de stockage du carbone et de l'azote dans les sols forestiers.

Translated Description (Spanish)

Las reservas de carbono y nitrógeno del suelo forestal desempeñan un papel clave en la lucha contra el cambio climático global. La forestación se considera una medida eficaz para aumentar las reservas de carbono y nitrógeno en los ecosistemas forestales terrestres. Sin embargo, los mecanismos que rigen cómo las diferentes etapas de desarrollo de las plantaciones afectan la estabilidad y el almacenamiento del carbono y el nitrógeno del suelo siguen sin estar claros. En este estudio, seleccionamos tres etapas de desarrollo de las plantaciones de Larix principis-rupprechtii: bosque maduro medio (30 años), bosque casi maduro (40 años) y bosque maduro (50 años). Estudiamos la distribución y estabilidad de los agregados del suelo en distintas etapas de desarrollo, la distribución de las reservas de carbono y nitrógeno relacionadas con los agregados y su relación con los factores ambientales. Descubrimos que con el aumento de la edad del bosque, las partículas de arena del suelo se volvieron más finas. En cada etapa del desarrollo, la proporción de agregados >0,25 mm alcanzó más del 85%. Las concentraciones de carbono y nitrógeno en los agregados del suelo fueron menores en el bosque casi maduro (40 a) que en el bosque maduro medio (30 a), pero alcanzaron un máximo en el bosque maduro (50 a). Hubo correlaciones positivas significativas entre las concentraciones de carbono y nitrógeno del suelo y el contenido relativo de agua del suelo (RWC), la edad del bosque y la densidad del rodal. La textura del suelo afectó fuertemente la distribución de los áridos. La TOC/TN se vio influenciada principalmente por la distribución agregada, que era la más vulnerable a los factores ambientales. Los factores ambientales tienen un impacto negativo significativo en la textura del suelo, y el coeficiente de trayectoria fue de -0,812. Los factores ambientales afectaron indirectamente las concentraciones de carbono y nitrógeno del suelo al influir en la distribución y estabilidad de los agregados del suelo. Por lo tanto, las diferentes etapas de desarrollo de las plantaciones afectaron fuertemente las reservas forestales de carbono y nitrógeno al cambiar la estructura del suelo y los factores ambientales. Este estudio proporciona una base para comprender los mecanismos de almacenamiento de carbono y nitrógeno en el suelo forestal.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الخصائص الديناميكية لاستقرار ركام التربة ومجمعات الكربون والنيتروجين ذات الصلة في المراحل التنموية المختلفة للمزارع في شمال الصين
Translated title (French)
Caractéristiques dynamiques de la stabilité des agrégats de sol et des réservoirs de carbone et d'azote connexes à différents stades de développement des plantations dans le nord de la Chine
Translated title (Spanish)
Características dinámicas de la estabilidad de los agregados del suelo y las reservas de carbono y nitrógeno relacionadas en diferentes etapas de desarrollo de las plantaciones en el norte de China

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4281254328
DOI
10.1016/j.jenvman.2022.115283

Is supplement to
https://openalex.org/W4212939981 (Other)
https://openalex.org/W3216124909 (Other)
https://openalex.org/W3142471851 (Other)
https://openalex.org/W2383497654 (Other)
https://openalex.org/W2376849363 (Other)
https://openalex.org/W2371570271 (Other)
https://openalex.org/W2086183821 (Other)
https://openalex.org/W2010998094 (Other)
https://openalex.org/W1765254477 (Other)
https://openalex.org/W1533236112 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1527365521
  • https://openalex.org/W1973214419
  • https://openalex.org/W1982143443
  • https://openalex.org/W1990784869
  • https://openalex.org/W1991650254
  • https://openalex.org/W2002536669
  • https://openalex.org/W2004256739
  • https://openalex.org/W2012077285
  • https://openalex.org/W2013931921
  • https://openalex.org/W2024891968
  • https://openalex.org/W2025799576
  • https://openalex.org/W2028568483
  • https://openalex.org/W2035457318
  • https://openalex.org/W2042093238
  • https://openalex.org/W2062083272
  • https://openalex.org/W2071314689
  • https://openalex.org/W2073610483
  • https://openalex.org/W2075347554
  • https://openalex.org/W2080593877
  • https://openalex.org/W2085076138
  • https://openalex.org/W2100695498
  • https://openalex.org/W2109926304
  • https://openalex.org/W2140179558
  • https://openalex.org/W2148956054
  • https://openalex.org/W2157229558
  • https://openalex.org/W2157851730
  • https://openalex.org/W2157994386
  • https://openalex.org/W2168812600
  • https://openalex.org/W2171823585
  • https://openalex.org/W2193255861
  • https://openalex.org/W2226266371
  • https://openalex.org/W2273156949
  • https://openalex.org/W2314450522
  • https://openalex.org/W2323404648
  • https://openalex.org/W2343095036
  • https://openalex.org/W2468326149
  • https://openalex.org/W2580634831
  • https://openalex.org/W2742336425
  • https://openalex.org/W2784012300
  • https://openalex.org/W2789088297
  • https://openalex.org/W2904896898
  • https://openalex.org/W2920201271
  • https://openalex.org/W2949485741
  • https://openalex.org/W2985814312
  • https://openalex.org/W2989814637
  • https://openalex.org/W3001564973
  • https://openalex.org/W3012958146
  • https://openalex.org/W3082327565
  • https://openalex.org/W3139716953
  • https://openalex.org/W3153022010
  • https://openalex.org/W3164296162
  • https://openalex.org/W4255558121