Carbon dynamics in the chernozem region after half a century of intensive cultivation

Abstract

Půda je životně důležitá pro celosvětovou potravinovou bezpečnost a teprve nedávno se půdě začala věnovat pozornost jako nástroji, který může ovlivňovat změnu klimatu, a to díky její schopnosti ukládat velké množství uhlíku a zajišťovat další důležité mimoprodukční funkce. Tyto funkce však ohrožuje několik forem degradace. V zemědělských půdách patří mezi tyto degradace úbytek půdního organického uhlíku (soil organic carbon - SOC) a půdní eroze. Půdní eroze je hlavním procesem laterální redistribuce velkého množství SOC ve svažité zemědělské krajině. Laterální toky dále ovlivňují ukládání SOC v půdě a nepřímo ovlivňují vertikální toky uhlíku mezi půdou a atmosférou. Cílem práce je zkoumat dlouhodobé (> 50 let) regionální změny SOC a analyzovat dopady redistribuce půdy na dynamiku uhlíku ve svažité zemědělské krajině. Pro účely práce považujeme za hlavní zdroje redistribuce půdy vodní erozi a erozi zpracováním půdy. Studie využívá srovnání opakování dat z historického monitoringu (60. léta 20. století), numerického modelování eroze a dynamiky uhlíku pomocí modelu SPEROC-C. Zájmovým územím je černozemní oblast na jižní Moravě v České republice. Výsledky práce ukázaly, že obsah SOC mírně roste od 60. let. Zaznamenaná změna zásoby SOC navíc jednoznačně souvisí s redistribucí půdy. Zásoby SOC se snížily...

Soils are vital for global food security and recently they have also received attention as a tool potentially mitigating climate change due to their ability to store large amounts of carbon (C) and provide other vital non-productive functions. However, several forms of degradation threat these functions. In agricultural soils, the decline of soil organic carbon (SOC) and soil erosion are two of the degradation processes. Soil erosion laterally redistributes large amounts of SOC in hilly agricultural landscapes. Lateral fluxes further impact the SOC storage in soils and indirectly modulate the vertical C fluxes between the terrestrial sphere and the atmosphere. The aim of this thesis is to investigate the long-term (> 50 years) regional SOC changes and analyze the impacts of soil redistribution in C dynamics in a hilly agricultural landscape. We consider soil redistribution via water and tillage as the main erosion agents. The study uses a comparison of recently resampled and legacy data from historical monitoring (the 1960s) together with coupled erosion and C dynamics modelling using the SPEROC-C model. The study is conducted in the chernozem region, south Moravia, the Czech Republic. Our results showed that the change in SOC content tends to be positive after more than 50 years. Moreover,...