Soil organic carbon has long been considered as the most critical factor to evaluate the soil quality, fertility, and fertilizer prescription. In addition, soil organic carbon may impact on greenhouse gas effects and global warming. Because of that, the management of soil organic carbon is increasingly important not only for improving soil quality but also for managing soil as a greenhouse gas source. Both wet and dry combustion have been used to determine soil organic carbon. Many benefits, such as automation and less labor, could the dry combustion method become more popular. Inorganic form of carbon could overestimate soil organic carbon when the dry combustion method was applied. Determination of soil inorganic carbon may contribute to the improved accuracy of soil organic carbon analysis using dry combustion method. Objectives of this research were 1) to develop soil inorganic carbon determination method using modified digital pressure calcimeter and 2) to evaluate soil organic carbon from calcareous soils using the dry and wet combustion method. Results showed that the significant linear relationship was found between soil inorganic carbon content and pressure calcimeter output. Inorganic carbon ranged from 22% to 28% of total carbon in the calcareous soil samples. Soil organic carbon content by dry combustion for calcareous soil was determined by subtracting inorganic carbon measured by the digital pressure calcimeter from total carbon. Soil organic carbon determined by dry combustion method was significantly correlated with that by wet combustion method. In conclusion, the digital pressure calcimeter may use to improve soil organic carbon determination for the calcareous soils by subtracting of soil inorganic carbon from total carbon determined by dry combustion method.
Park, Seong-Jin;Lee, Chul-Woo;Kim, Seong-Heon;Oh, Taek-Keun
Korean Journal of Agricultural Science
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v.47
no.4
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pp.1097-1107
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2020
Assessment of soil carbon stock is essential for climate change mitigation and soil fertility. The digital soil mapping (DSM) is well known as a general technique to estimate the soil carbon stocks and upgrade previous soil maps. The aim of this study is to calculate the soil carbon stock in the top soil layer (0 to 30 cm) in Jeolla Province of South Korea using the DSM technique. To predict spatial carbon stock, we used Cubist, which a data-mining algorithm model base on tree regression. Soil samples (130 in total) were collected from three depths (0 to 10 cm, 10 to 20 cm, 20 to 30 cm) considering spatial distribution in Jeolla Province. These data were randomly divided into two sets for model calibration (70%) and validation (30%). The results showed that clay content, topographic wetness index (TWI), and digital elevation model (DEM) were the most important environmental covariate predictors of soil carbon stock. The predicted average soil carbon density was 3.88 kg·m-2. The R2 value representing the model's performance was 0.6, which was relatively high compared to a previous study. The total soil carbon stocks at a depth of 0 to 30 cm in Jeolla Province were estimated to be about 81 megatons.
Predicting carbon distribution of soil aggregates is difficult due to complexity in organo-mineral formation. This limits global warming mitigation through soil carbon sequestration. Therefore, knowledge of land use effect on carbon stabilization requires quantification of soil mineral cations. The study was conducted to quantify carbon and base cations on soil mineral fractions in Natural Forest, Plantation Forest and Farm Land. Five 0.09 ha were demarcated alternately along 500 m long transect with an interval of 50 m in Natural Forest (NF), Plantation Forest (PF) and Farm Land (FL). Soil samples were collected with soil cores at 0-15, 15-30 and 30-45 cm depths in each plot. Soil core samples were oven-dried at 105℃ and soil bulk densities were computed. Sample (100 g) of each soil core was separated into >2.0, 2.0-1.0, 1.0-0.5, 0.5-0.05 and <0.05 mm aggregates using dry sieve procedure and proportion determined. Carbon concentration of soil aggregates was determined using Loss-on-ignition method. Mineral fractions of soil depths were obtained using dispersion, sequential extraction and sedimentation methods of composite soil samples and sieved into <0.05 and >0.05 mm fractions. Cation exchange capacity of two mineral fractions was measured using spectrophotometry method. Data collected were analysed using descriptive and ANOVA at α0.05. Silt and sand particle size decreased while clay increased with increase in soil depth in NF and PF. Subsoil depth contained highest carbon stock in the PF. Carbon concentration increased with decrease in aggregate size in soil depths of NF and FL. Micro- (1-0.5, 0.5-0.05 and <0.05 mm) and macro-aggregates (>2.0 and 2-1.0 mm) were saturated with soil carbon in NF and FL, respectively. Cation exchange capacity of <0.05 mm was higher than >0.05 mm in soil depths of PF and FL. Fine silt (<0.05 mm) determine the cation exchange capacity in soil depths. Land use and mineral size influence the carbon and cation exchange capacity of Gambari Forest Reserve.
This study was carried out to investigate the surface soil organic carbon fractions affecting by different land use types, including needle-leaf forest (FN), broad-leaf forest (FB), pasture, annual upland cropping land (upland), and paddy rice land (paddy). We chose seven regions across Korean inland, considering sea level altitude, and measured soil organic carbon content and physico-chemical properties such as bulk density at a depth of 0~15 cm using core samples in April for the each land use type. In addition, labile organic carbon fractions in soil including light fraction and hot water extractable carbon were investigated. From this study, organic carbon storage (Mg C per ha) in the upper 15-cm soils was highest in FB (37.8), and decreased in the order of pasture (29.1), FN (28.8), paddy (21.9), and upland crop (19.9). In forest, more than 20% of soil organic carbon existed as light fraction, the free organic matter. Hot-water extractable carbon contents of soils in five land use types were lower than 7% of their soil organic carbon content.
This study was carried out to evaluate soil carbon cycling of a 36-year-old larch (Larix leptolepis) stand in Korea. The aboveground and soil organic carbon storage, litterfall, and soil respiration rates were measured over twoyear periods. The estimated aboveground biomass carbon storage and increment were 4220 gC $m^{-2}$ and 150 gC $m^{-2}\;yr^{-1}$, respectively. Mean organic carbon inputs by needle and total litterfall were 118 gC $m^{-2}\;yr^{-1}$ and 168 gC $m^{-2}\;yr^{-1}$, respectively. The aboveground carbon increment of the stand was similar to the annual input of carbon from total litterfall. The soil respiration rates correlated exponentially with the soil temperature at a depth of 20 cm ($R^2$ = 0.86). In addition, the exponential regression equation indicated a relatively strong positive relationship between the soil respiration rates and soil temperature, while there was no significant relationship between the soil respiration rates and the soil moisture content. The annual mean and total soil respiration rates were 0.40 g $CO_2\;m^{-2} h^{-1}$ and 3010 g $CO_2\;m^{-2}\;yr^{-1}$ over the two-year study period, respectively.
Kim, Sung-Chul;Hong, Young Kyu;Lee, Sang Phil;Oh, Seung Min;Lim, Kyung Jae;Yang, Jae E.
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.50
no.1
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pp.65-70
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2017
Soil was regarded as infinite resources but recently, soil is considered as invaluable resources that we need to protect and conserve. Main objective of this research was to evaluate soil value in terms of soil carbon contents. Soil was classified into forest, paddy, upland, and grass. Carbon contents in each soil was calculated based on soil chemical properties. Calculated soil carbon contents was ranged $15.31-108.86mg\;kg^{-1}$. Based on soil carbon contents, soil value was assumed adapting economic concepts. Calculated total soil value based on soil carbon contents was about 18.46 trillion won. Among others, carbon contents in forest was the highest and value was assumed 11.95 trillion won followed by paddy field (3.7 trillion won).
Soil organic carbon plays an important role on soil physico-chemical properties and crop yields in paddy soil. However, there is little information on the soil organic carbon under different forage cultivation during winter season in rice paddy. In this study, we investigated the soil organic carbon and physico-chemical properties in 87 fields of paddy soil cultivated with Barley, rye, and Italian ryegrass (IRG) as animal feedstock during winter season. Organic carbon was 12.9, 14.3, and $16.9g\;C\;kg^{-1}$ in soil with barley, rye, and IRG cultivation, respectively. Among rice-forage cultivation systems, the rice+IRG cropping system was 19.5% higher than in the mono-rice cultivation. Bulk density ranged from 1.17 to $1.28g\;cm^{-3}$ irrespective of cropping systems, and had strongly negative correlation with the soil organic carbon in the rice+IRG cropping system. Carbon storage in rice+IRG cropping systems was average $29.6Mg\;ha^{-1}$ at 15 cm of soil depth, which was 20.4 and 10.3% higher than those of barley and rye cultivation. Increasing carbon storage in paddy soil contributed to the fertility for following rice cultivation. This results indicated that IRG cultivation during winter season could be an alternative and promising way to enhance soil organic carbon content and fertility of paddy soil.
Soil organic carbon (SOC) has the potential to promote the soil quality for sustainability and mitigation of global warming. There is little information on organic carbon composition despite of having resistance of carbon degradation in soil. In this study, to understand the effect of volcanic ash on organic carbon composition and quantity in soil, we investigated characteristics of volcanic soil and compared organic carbon composition of soil and humic extract by using $^{13}C$-CPMAS-NMR spectra under soil profiles of Namweon series in Jeju. SOC contents of inner soil profiles were 134.8, 101.3, and 27.4 g C $kg^{-1}$ at the layer of depth 10-20, 70-80 and 90-100 cm, respectively. These layers were significantly different to soil pH, oxalate Al contents, and soil moisture contents. Alkyl C/O-alkyl C ratio in soil was higher than that of humic extracts, which was decreased below soil depth. Aromaticity of soil and humic extract was ranged from 29-38 and 24-32%, which was highest at the humic extract of 70-80 cm in soil depth. These results indicate that the changes of SOC in volcanic ash soil resulted from alteration of organic composition by pyrolysis and stability of organic carbon by allophane in volcanic ash soil.
This study was conducted to evaluate forest carbon cycling and soil $CO_2$ efflux rates in a 42-year-old pine (Pinus densiflora) stand located in Hamyang-gun, Korea. Aboveground and soil organic carbon storage, litterfall, litter decomposition, and soil $CO_2$ efflux rates were measured for one year. Estimated aboveground biomass carbon storage and increment in this stand were $3,250gC/m^2\;and\;156gC\;m^{-2}yr^{-1}$, respectively. Soil organic carbon storage at the depth of 30 cm was $10,260gC/m^2$ Mean organic carbon inputs by needle and total litterfall were $176gC\;m^{-2}yr^{-1}\;and\;235gC\;m^{-2}yr^{-1}$, respectively. Litter decomposition rates were faster in nne roots less than 2 mm diameter size ($<220\;g\;kg^{-1}yr^{-1}$) than in needle litter ($<120\;g\;kg^{-1}yr^{-1}$). Annual mean and total soil respiration rates were $0.37g\;CO_2m^{-2}h^{-1}$ and $2,732g\;CO_2m^{-2}yr^{-1}$ during the study period. A strong positive relationship existed between soil $CO_2$ efflux and soil temperature (r=0.8149), while soil $CO_2$ efflux responded negatively to soil pH (r=-0.3582).
Lee, Taehwa;Kim, Sangwoo;Shin, Yongchul;Jung, Younghun;Lim, Kyoung-Jae;Yang, Jae E;Jang, Won Seok
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.61
no.6
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pp.1-8
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2019
Carbon dioxide is one of the major driving forces causing climate changes, and many countries have been trying to reduce carbon dioxide emissions from various sources. Soil stores more carbon dioxide(two to three times) amounts than atmosphere indicating that soil organic carbon emission management are a pivotal issue. In this study, we developed a Soil Organic Carbon(SOC) storage estimation model to predict SOC storage amounts in soils. Also, SOC storage values were assessed based on the carbon emission price provided from Republic Of Korea(ROK). Here, the SOC model calculated the soil hydraulic properties based on the soil physical and chemical information. Base on the calculated the soil hydraulic properties and the soil physical chemical information, SOC storage amounts were estimated. In validation, the estimated SOC storage amounts were 486,696 tons($3.526kg/m^2$) in Jindo-gun and shown similarly compared to the previous literature review. These results supported the robustness of our SOC model in estimating SOC storage amounts. The total SOC storage amount in ROK was 305 Mt, and the SOC amount at Gyeongsangbuk-do were relatively higher than other regions. But the SOC storage amount(per unit) was highest in Jeju island indicating that volcanic ashes might influence on the relatively higher SOC amount. Based on these results, the SOC storage value was shown as 8.4 trillion won in ROK. Even though our SOC model was not fully validated due to lacks of measured SOC data, our approach can be useful for policy-makers in reducing soil organic carbon emission from soils against climate changes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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