Soil active organic carbon and carbon management index in different land use types

Authors

  • Zoljargal Khavtgai Division of Soil Research, Institute of Geography and Geoecology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar, Mongolia https://orcid.org/0000-0002-1010-0692
  • Battsetseg Dugersuren Geography, geology department, National University of Mongolia, Khovd, Mongolia
  • Ikhbayar Damba Division of Soil Research, Institute of Geography and Geoecology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar, Mongolia
  • Purevdorj Tserengunsen Division of Soil Research, Institute of Geography and Geoecology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar, Mongolia

DOI:

https://doi.org/10.5564/mjgg.v60i44.3075

Keywords:

Soil organic carbon, Active carbon, Carbon management index

Abstract

Permanganate oxidized organic carbon (POXC) is used as a standardized methodology for the determination of labile carbon due to its correlation with other soil labile fractions, high accuracy, and practical application. The main goals of this study were to assess labile carbon in the soil across different types of land use and establish the Carbon Management Index (CMI), which is a numerical index that evaluates the carbon status of soil in a given area and is derived from the outcomes of POXC analysis. The study was carried out in the Bukhmurun soum of Uvs province. Soil samples were collected from riverbeds, pastures, and forests at a depth of 0-20 and 20-40 cm, and analyzed for the physical and chemical properties of the soil following the standard methods, and labile carbon was determined using international methods in the Soil Laboratory of the Institute of Geography and Geoecology. According to the results, soil organic carbon (SOC) was detected in all samples and ranged between 9.4 and 73.2 g kg-1, with the highest value in forest soil and the lowest value in grassland soil. It was found that the POXC had a strong correlation (R2=0.62) with SOC. POXC exhibited a similar pattern as the SOC, it was highest in the forest soil, followed by alluvial and grassland soils. The percentage of the POXC ranged from 1.7% to 20% of the SOC. The CMI value varied with the depth. At the depth of 0-20 cm, it was 216 in forest soil, 192 in alluvial soil, and 83 in pasture soil, whereas, at the depth of 20-40 cm, it was 156 in forest soil, 129 in alluvial soil, and 73 in pasture soil. The CMI provides an assessment of how effectively soils are sequestered and storing carbon, as well as how susceptible they are to carbon loss. POXC is a relatively new and inexpensive method for determining labile organic carbon that is less harmful and can be executed without the need for special equipment such as centrifuges. This method of POXC determination is of practical importance in predicting soil quality or determining soil quality by the color change of the permanganate solution after soil-solution interaction. It is deemed prudent to employ this method further for the comprehensive assessment of soil quality.

Газар ашиглалтын янз бүрийн хэлбэрүүд дэх хөрсний идэвхтэй органик нүүрстөрөгч ба нүүрстөрөгчийн менежментийн индекс

Перманганатаар исэлдүүлсэн органик нүүрстөрөгчийг (POXC) хөрсний бусад хөдөлгөөнт фракцтай харилцан хамааралтай, нарийвчлал сайтай, практикт ашиглаж болохуйц учир хөдөлгөөнт нүүрстөрөгчийг тодорхойлох стандарт арга болгон ашигладаг. Энэхүү судалгааны ажлын зорилго нь хөрсний хөдөлгөөнт нүүрстөрөгчийг газар ашиглалтын өөр хэлбэрүүдэд тодорхойлоход оршино. Судалгааны зорилгын хүрээнд нүүрстөрөгчийн менежментийн индекс (CMI) бодох зорилт тавьсан. CMI нь тухайн газар нутгийн хөрсний нүүрстөрөгчийн төлөв байдлыг үнэлдэг тоон үзүүлэлт бөгөөд POXC шинжилгээний дүнгээс бодож гаргадаг. Судалгааны талбайгаар Увс аймгийн Бөхмөрөн сумыг сонгон авлаа. Хөрсний дээжийг голын татам, бэлчээр, ойгоос 0-20, 20-40 см гүнээс авч Газарзүй, геоэкологийн хүрээлэнгийн хөрсний лабораторид хөрсний физик, химийн шинж чанарыг стандарт аргуудаар, хөдөлгөөнт нүүрстөрөгчийг олон улсын аргаар тодорхойлсон. Хөрсний органик нүүрстөрөгч (SOC) нь нийт хөрсөнд 9.4-73.2 г кг-1 хооронд агуулагдаж, ойн хөрсөнд хамгийн их, бэлчээрийн хөрсөнд хамгийн бага байна. Бидний судалгаагаар POXC нь хөрсний SOC хэмжээтэй хүчтэй хамааралтай (R2=0.62) байсан. Иймээс POXC нь SOC –ийн адил ойн хөрсөнд хамгийн их, дараа нь голын татам, бэлчээрийн хөрсөнд хамгийн бага байна. POXC нь нийт органик нүүрстөрөгчийн 1.7-20%-ийг эзэлж байна. CMI нь 0-20 см гүнд ойн хөрсөнд 216, голын татмын хөрсөнд 192, бэлчээрийн хөрсөнд 83 , харин 20-40 см гүнд ойн хөрсөнд 156, голын татмын хөрсөнд 129, бэлчээрийн хөрсөнд 73 тус тус байна. Нүүрстөрөгчийн менежментийн индекс нь хөрс нүүрстөрөгчийг хэр үр дүнтэй шингээж, хадгалж байгааг, мөн нүүрстөрөгчийн алдагдалд хэр өртөмтгий болохыг үнэлэх боломжийг өгдөг. POXC нь хөдөлгөөнт органик нүүрстөрөгчийг тодорхойлдог хор хөнөөл багатай, центрифуг зэрэг тусгай багаж хэрэглэхгүйгээр хийж болдог харьцангуй шинэ хямд арга юм. POXC тодорхойлох энэ арга нь хөрсний чанарыг урьдчилан таамаглах буюу хөрс уусмал харилцан урвалд орсны дараа перманганатын өнгөөр хөрсний чанарыг тодорхойлох бололцоо олгодог практик ач холбогдолтой. Хөрсний чанарыг тодорхойлоход цаашид ашиглах нь зүйтэй юм гэж үзэж байна.

Түлхүүр үгс: Хөрсний органик нүүрстөрөгч, Перманганатаар исэлдүүлсэн органик нүүрстөрөгч, нүүрстөрөгчийн менежментийн индекс

Abstract
47
PDF
65

References

. Weil, R. R., Islam, K. R., Stine, M. A., Gruver, J. B., & SamsonLiebig, S. E. (2003). Estimating active carbon for soil quality assessment: A simplified method for laboratory and field use. American Journal of Alternative Agriculture, 18, 3-17. https://doi.org/10.1079/AJAA2003003

. T. Ramesh, N. S. Bolan, M. B. Kirkham, H. Wijesekara, M. Kanchikerimath, C. Srinivasa Rao, S. Sandeep, J. Rinklebe, Y. S. Ok, B. U. Choudhury, H. Wang, C. Tang, X. Wang, Z. Song and O. W. Freeman, "Soil organic carbon dynamics: Impact of land use changes and management practices: A review," Advances in Agronomy, vol. 156, pp. 1-107, 2019. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2019.02.001

. Х.Золжаргал ба Б.Намуун, "Хөрсний идэвхтэй органик нүүрстөрөгчийг тодорхойлох нь," Монголын хөрс судлал, vol. 3, хх. 82-88, 2018.

. Х.Золжаргал, Д.Ихбаяр, ба Ц.Пүрэвдорж, "Газар ашиглалт хөрсний органик нүүрстөрөгчийн фракцад нөлөөлөх нь," Монгол орны газарзүй геоэкологи сэтгүүл, vol. 43, хх. 104-112, 2022.

. Uttam Kumar Mandal, S K Yadav, K L Sharma, V Ramesh and K Venkanna. "Estimating permanganate-oxidizable active carbon as quick indicator for assessing soil quality under different land-use system of rainfed Alfisols," Indian Journal of Agricultural Sciences vol. 81 (10), pp. 927-931, 2011.

. M. B. Sainepo, C. G,achene and A. Karuma, "Assessment of soil organic carbon fractions and carbon management index under different land use types in Olesharo Catchment Narok county, Kenya," Carbon balance and Management, vol. 113, no. 4, 2018. https://doi.org/10.1186/s13021-018-0091-7

. G. Blair, R. Lefroy, and L. Lisle, "Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems," Aust. J. Argir. Res, vol. 46, pp. 1459-1466, 1995. https://doi.org/10.1071/AR9951459

. L. Si, W. Mi, Y. Sun, W. Tao, ,J. Zhang and L. Su, "Changes in Soil Organic Carbon and Its Labile Fractions after Land Conversion from Paddy Fields to Woodlands or Corn Fields," Agronomy, vol. 12, no. 29, pp. 1-10, 2022. https://doi.org/10.3390/agronomy12010029

. N. Amin, H. N. SalambaJuiceN. Juita, "The Role of the labile fraction of carbon for soil quality assessment," Earth and Environmental Science, vol. 807, no. 3, 2021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/807/3/032095

. S. W. Culman, et al., "Permanganate oxidizable reflects a processed soil fraction that is sensitive to management," Soil Science Society of America Journal, vol. 76, pp. 494-504, 2012. https://doi.org/10.2136/sssaj2011.0286

. J. A. Moura, M. I. S. Gonzaga, T. L. D. Silva, D. V. Guimaraes, and I. L. D. Santana, "Organic matter and carbon management index of soil treated with composed and non-composed residues," Universidade Federal Rural do Semi-Arido, 2017. https://doi.org/10.1590/1983-21252017v30n109rc

. Huang J, Rinnan Å, Bruun TB, Engedal T, Bruun S. Identifying the fingerprint of permanganate oxidizable carbon as a measure of labile soil organic carbon using Fourier transform mid-infrared photoacoustic spectroscopy. Eur J Soil Sci. 2021;1-11. https://doi.org/10.1111/ejss.13085

Downloads

Published

2023-12-28

How to Cite

Khavtgai, Z., Dugersuren, B., Damba, I., & Tserengunsen, P. (2023). Soil active organic carbon and carbon management index in different land use types. Mongolian Journal of Geography and Geoecology, 60(44), 215–221. https://doi.org/10.5564/mjgg.v60i44.3075

Issue

Section

Articles