Evolution of soil carbon with various cropping sequences on the rolling pampas. Determination of carbon origin using variations in natural 13C abundance

The evolution of organic matter is studied in the soils of the humid central Argentinean pampas, which are extensively cultivated, without the use of fertilisers. The organic carbon contents of the soils were recorded on two sites for 13 years. At Oliveros, five rotations were compared after 60 years of cropping: wheat monoculture (Triticum aestivum L.), maize monoculture (Zea mays L.), wheat/soybean (Glycine max L.), wheat/soybean-maize and wheat/soybean- sunflower (Helianthus annuus L.). At Pergamino, a soybean monoculture followed directly after ploughing in the original pasture. Measurements of the variation in the 13C isotopic composition were made to determine the proportions of ’young’ C (derived from crops) and ’old’ C (present at the start of the experiments) in the total reserve of organic C. At Oliveros, the soil C contents fell markedly during the first 5 years of the experiment (a loss of about 9 %) and then seemed to have stabilised for all the rotations. The amount of young C formed by the end of 13 years varied from 3.9 to 9.9 Mg ha-1, i.e. 10-17 % of the returned carbon. At Pergamino, ploughing the pasture caused a large fall in the organic carbon (28 %) during the 13 years of soybean monoculture. The amount of old C fell rapidly, its renewal time being 24 years. (© Inra/Elsevier, Paris.)Détermination de l’origine du carbone en utilisant les variations d’abondance naturelle 1C.3 L’évolution des matières organiques est étudiée dans les sols de la Pampa centrale humide argentine, cultivés de façon extensive, sans apport d’engrais. Les stocks de carbone organique des sols ont été suivis sur deux sites pendant 13 années. A Oliveros, cinq rotations sont comparées après 60 ans de mise en culture : monoculture de blé (Triticum aestivum L.), monoculture de maïs (Zea mais L.), rotation blé/soja (Glycine max L.), blé/soja-maïs ou blé/soja-tournesol (Heliantus annuus L.). À Pergamino, une monoculture de soja a directement suivi le retournement de la prairie originelle. Des mesures de variation de la composition isotopique 13C ont été effectuées afin de déterminer la part respective du C « jeune » (provenant des cultures) et du C « ancien » (présent au départ des essais) dans le stock total de C organique. À Oliveros, les stocks de C du sol ont nettement diminué pendant les cinq premières années de l’essai (perte de 9 % environ) puis semblent s’être stabilisés, quelle que soit la rotation. La quantité de C jeune formé au bout de 13 ans varie de 3,9 à 9,9 mg ha-1 ce qui représente 10 à 17 % du C restitué. A Pergamino, le retournement de la prairie a provoqué une forte chute du carbone organique (28 %) au cours des 13 années de monoculture de soja. Le stock de C ancien a diminué rapidement, son temps de renouvellement étant de 24 ans. (© Inra/Elsevier, Paris.