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CO2 production in anthropogenic Chinampas soils in Mexico City La producción de CO2 en suelos antropogénicos de Chinampas en la Ciudad de México A produção de CO2 em solos antropogénicos de Chinampas na cidade do México

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Author(s): Elena Ikkonen | Norma Eugenia García-Calderón | Ervin Stephan-Otto | Elisabeth Fuentes-Romero | Abel Ibáñez-Huerta | Amparo Martínez-Arroyo | Pavel Krasilnikov

Journal: Spanish Journal of Soil Science
ISSN 2253-6574

Volume: 2;
Issue: 2;
Date: 2012;
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Keywords: Temperature sensitivity | soil moisture | organic carbon content | aerobic-anaerobic conditions | Sensibilidad a la temperatura | humedad del suelo | contenido en carbono orgánico | condiciones aerobias y anaerobias | Sensibilidade à temperatura | humidade | carbono orgânico | condições aeróbias e anaeróbias

ABSTRACT
We studied microbial-associated C?2 production in anthropogenic chinampas soils. The soils were constructed by the accumulation of materials such as organic matter and loamy lacustrine sediments in Pre-Hispanic cultures in Mexico. To study the temperature sensitivity of C?2 production related to soil depth, moisture and oxygen availability, soil samples were collected at depths of 0-7, 7-18, 18-30, 30-40 and 40-50 cm. The soil samples were incubated under aerobic and anaerobic conditions at controlled temperatures (-5, 0, 5, 10, 20, 30 °C) and soil moistures of 10, 30, 60 and 90% water-filled pore space. For all the soil depths, incubation temperatures and soil moistures, the mean rate of aerobic CO2 production was 58.0 mg CO2 kg-1 d-1 and that of anaerobic CO2 production 31.2 mg CO2 kg-1 d-1, with the highest rate found in the soil samples collected at a depth of 0-7 cm. A decrease in soil organic carbon content inhibited CO2 production more under anaerobic than aerobic conditions. The dependence of aerobic ??2 production on soil moisture increased at what constituted both unusually high and low temperatures for the study area. Since the response of ??2 production to temperature was lower under anaerobic than aerobic conditions, the increase in soil moisture content led to a decrease in the temperature sensitivity of ??2 production. The response of microbial activity to other factors may be modified under what constitutes the limiting conditions for any of the factors considered, as follows: (i) when anaerobiosis increases in the soil, the limiting effect of substrate availability on microbial activity increases; (ii) the CO2 production rate becomes more dependent on soil moisture under temperature stress; (iii) the sensitivity of CO2 production to temperature is highest under drought stress.En este trabajo estudiamos la producción de CO2 asociada a la actividad de los microorganismos en suelos antropogénicos de chinampa, construidos por las culturas Pre-Hispánicas en México mediante la acumulación de materia orgánica, sedimentos lacustres limosos o por diferentes materiales utilizados para consolidarlos en islotes separados por un sistema de canales. Se tomaron muestras de suelo a las profundidades de 0-7, 7-18, 18-30, 30-40 y 40-50 cm para evaluar la sensibilidad a la temperatura de la producción de CO2 y su variación en relación con la profundidad del suelo, la humedad y la disponibilidad de oxígeno. Se incubaron en condiciones aerobias y anaerobias a temperatura controlada (-5, 0, 5, 10, 20 y 30 °C) y a humedad controlada de 10, 30, 60 y 90% de las condiciones de saturación en agua del espacio poroso del suelo. Para todas las profundidades del suelo, temperaturas de incubación y humedad del suelo, la velocidad promedio de producción de CO2 fue de 58,0 mg CO2 kg-1 d-1 en condiciones aerobias y de 31,2 mg CO2 kg-1 d-1en condiciones anaerobias, obteniéndose la mayor producción de CO2 en las muestras de suelo de la capa de 0-7 cm de profundidad. La disminución en el contenido de carbono orgánico del suelo inhibió la producción de CO2 asociada a la actividad de los microorganismos del suelo con mayor intensidad bajo condiciones anaerobias que aerobias. A temperaturas inusualmente bajas o altas para el área de estudio, la dependencia de la producción aerobia de CO2 con respecto a la humedad del suelo aumentó. Puesto que la respuesta de la producción de CO2 a la temperatura fue menor bajo condiciones anaerobias que aerobias, el aumento en el contenido de humedad del suelo condujo a la disminución de la sensibilidad a la temperatura de la producción del CO2. En condiciones limitantes de cualquier factor, la respuesta de la actividad microbiana a otros factores puede modificarse como se muestra a continuación: (i) el aumento de la anaerobiosis en el suelo aumenta el efecto limitante de la disponibilidad de sustrato sobre la actividad microbiana; (ii) bajo estrés de temperatura, la velocidad de producción de CO2 se hace mas dependiente de la humedad del suelo; (iii) bajo el estrés de sequía, la sensibilidad de la producción de CO2 a la temperatura es máxima.Este trabalho estuda a produção de CO2 associada à actividade de microrganismos em solos de Chinampa antropogénica, construídos por culturas Pre-Hispânicas do México através da acumulação de matéria orgânica, sedimentos lacustres limosos ou diferentes materiais usados para a sua consolidação, em ilhotas separadas por um sistema de canais. Colheram-se amostras de terra às profundidades de 0-7, 7-18, 18-30, 30-40 y 40-50 cm para avaliar a sensibilidade da produção de CO2 à temperatura e a sua variação em função da profundidade do solo, da humidade e disponibilidade de oxigénio. As amostras de terra foram incubadas em condições aeróbias e anaeróbias a temperatura controlada (- 5, 0, 5, 10, 20 e 30 °C) e humidade controlada a 10, 30, 60 e 90% das condições de saturação de água no solo. Para todas as profundidades do solo, temperaturas de incubação e teores de humidade, a velocidade média da produção de CO2 foi de 58,0 mg CO2 kg-1 d-1 em condições aeróbias e 31,2 mg CO2 kg-1 d-1, em condições anaeróbias, tendo-se obtido a maior produção de CO2 nas amostras de solo colhidas na camada de 0-7 cm de profundidade. A diminuição do teor de carbono orgânico do solo inibiu a produção de CO2 associada à actividade dos microrganismos no solo com maior intensidade em condições anaeróbias do que em condições aeróbias. Para a área de estudo, e para valores de temperatura anormalmente altos ou baixos aumentou a dependência da produção aeróbia de CO2 com a humidade do solo. Uma vez que a resposta da produção de CO2 à temperatura foi menor em condições anaeróbias do que aeróbias, o aumento do teor de humidade do solo conduziu a uma diminuição da sensibilidade à temperatura da produção de CO2. Sob condições limite de qualquer um dos factores, a resposta da actividade microbiana aos outros factores pode ser modificada conforme se refere a seguir: (i) o aumento de anaerobiose no solo aumenta o efeito limitante da disponibilidade do substrato sobre a actividade microbiana; (ii) em condições stress de temperatura, a velocidade da produção de CO2 torna-se mais dependente da humidade do solo; (iii) em condições stress de seca, é máxima a sensibilidade à temperatura da produção de CO2.
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