Changes in minerals and organic-mineral associations during paddy soil development

Abstract

Reisböden unterliegen alternierenden Redoxbedingungen, die zur Transformation von Tonmineralen und Eisenoxiden führen. Entsprechende Effekte auf die Speicherung organischer Bodensubstanz (OBS) sind noch wenig erforscht. Daher wurden Reisböden aus Indonesien und China untersucht, die seit mehreren Dekaden Redoxfluktuation ausgesetzt waren und aus verschiedenen Bodentypen (Vertisol, Andosol, Alisol) hervorgegangen sind. Ein Teil der Böden wurde zudem mit Reisstroh und 8 Redoxzyklen zur Simulation von Reisbodenentwicklung inkubiert. Der Umsatz von Stroh in Böden unter Redoxfluktuation scheint weitgehend unabhängig vom Bodentyp zu verlaufen, während die Netto-Akkumulation von OBS teilweise vom Bodentyp abhängt, was auf einen Einfluss der Mineralzusammensetzung des Bodens hindeutet. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass durch Reisanbau induzierte biogeochemische Veränderungen zum Teil vom Ausgangsboden beeinflusst sind. Die Haupteigenschaften der Ausgangsbodentypen blieben jedoch erhalten.

Rice paddy soils are characterized by redox fluctuations resulting in clay mineral and Fe oxide transformations. Corresponding effects on soil organic carbon (SOC) storage are poorly understood. Hence, paddy soils from Indonesia and China that have been exposed to redox fluctuations for several decades and that derived from three different soil types (Vertisols, Andosols, Alisols) were studied. Some of the soils were further incubated with rice straw and 8 redox cycles mimicking paddy soil development. The overall turnover of straw OC in soils under redox fluctuation seems to be independent of soil type, while net accumulation of SOC may in part depend on soil type, suggesting an impact of the soil’s mineral composition. Overall, biogeochemical changes induced by paddy management were partly influenced by the original soil and the parent material. However, the main characteristics of the initial soil types were preserved and not overridden by several decades of paddy management.