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Seasonal Changes in the Carbohydrate Pool of an Atlantic Forest Soil under Different Vegetation Types Variación estacional de los carbohidratos en un suelo forestal de la región atlántica desarrollado bajo diferentes tipos de vegetación Variação sazonal dos hidratos de carbono num solo florestal da região Atlântica desenvolvido sob diferentes tipos de vegetação

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Author(s): Ángela Martín | Montserrat Díaz-Raviña | Tarsy Carballas

Journal: Spanish Journal of Soil Science
ISSN 2253-6574

Volume: 1;
Issue: 1;
Date: 2011;
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Keywords: Cellulosic and non cellulosic carbohydrates | hexoses and pentoses | Quercus | Pinus and Eucalytus stands | forest ecosystems | Carbohidratos celulósicos y no celulósicos | hexosas y pentosas | bosques de Quercus | Pinus y Eucalytus | ecosistemas forestales | Hidratos de carbono celulósicos e não celulósicos | hexoses e pentoses | florestas de Quercus | Pinus e Eucalytus | ecossistemas florestais

ABSTRACT
The seasonal variations of the content and composition of soil carbohydrates, a labile pool of the soil organic matter, were studied in a Humic Cambisol located within the Atlantic temperate-humid zone (Galicia, N.W. of Spain) and developed over basic schists and under different type of vegetation: Quercus robur (climax forest), Pinus pinaster and Eucalyptus globulus. Soil samples from the A horizon (0-15 cm depth) of the three different forests were collected in spring, summer, autumn and winter. The carbohydrate content was estimated by colorimetry after their extraction by a sequential two-step acid hydrolysis method and further purification of the hydrolysates (first hydrolysis fraction, FA, non-cellulosic polysaccharides; second hydrolysis fraction, FB, cellulosic polysaccharides). The total amount of neutral sugars (hexoses and pentoses) from the three forests was in the range of 2.9-27.4 g kg-1 d.w., and represented between 5 and 12 % of the total organic C. The carbohydrate content was much higher in the FA fraction than that in the FB fraction, hexoses predominating over pentoses in both fractions. Seasonal variations of hexoses and pentoses exhibited the same behaviour pattern, showing that for FA and FB fractions higher concentrations of both neutral sugars were found in spring and winter (mean values: 12 and 14 g total neutral sugars kg-1 d.w., respectively) than in summer and autumn (7 and 8 g total neutral sugars kg-1 d.w., respectively). Likewise, for each year’s season, the total content of both hexoses and pentoses in both fractions varied in the order: Quercus (16 g neutral sugars kg-1 d.w.) > Pinus (9 g neutral sugars kg-1 d.w.) > Eucalyptus (5 g neutral sugars kg-1 d.w.) forests. Vegetation type clearly affected soil organic carbon, carbohydrate content and aggregate stability, while the ratio neutral sugar C / total organic C was mostly affected by season. Compared to the climax oak forest, the pine and eucalyptus stands exhibited a significant reduction in the content of carbohydrates, total organic C, total N and in aggregate stability, showinga decrease in soil quality.Las variaciones estacionales del contenido y composición de los carbohidratos del suelo, una de las fracciones lábiles de la materia orgánica del suelo, fueron estudiadas en un Cambisol Húmico localizado en la zona templado-húmeda Atlántica (Galicia, N.O. de España) y desarrollado sobre esquistos básicos y bajo diferente tipo de vegetación: Quercus robur (bosque clímax), Pinus pinaster y Eucalyptus globulus. Se recogieron muestras de suelo del horizonte A (0-15 cm de profundidad) de los tres bosques en primavera, verano, otoño e invierno. El contenido en carbohidratos se determinó por métodos colorimétricos, después de su extracción por el método de hidrólisis ácida en dos etapas sucesivas y posterior purificación de los hidrolizados obtenidos (FA, primera fracción de hidrólisis, polisacáridos no celulósicos; FB, segunda fracción de hidrólisis, polisacáridos celulósicos). El contenido total en azúcares neutros (hexosas y pentosas) de los tres bosques se encuentra dentro del rango de 2,9-27,4 g kg-1 s.s., y representa entre el 5 y el 12 % del C orgánico total del suelo. La concentración de carbohidratos fue mucho mayor en la fracción FA que en la fracción FB, predominando las hexosas sobre las pentosas en ambas fracciones. Las variaciones estacionales de las hexosas y las pentosas mostraron el mismo tipo de comportamiento en las fracciones FA y FB, presentando mayores concentraciones de estos azúcares neutros en primavera e invierno (valores medios: 12 y 14 g azúcares neutros kg-1 s.s., respectivamente) que en verano y otoño (7 y 8 g azúcares neutros kg-1 s.s., respectivamente). Asimismo, en cada estación del año, el contenido total de hexosas y pentosas en ambas fracciones de los tres bosques siguió el orden: Quercus (16 g azúcares neutros kg-1 s.s.) > Pinus (9 g azúcares neutros kg-1 s.s.) > Eucalyptus (5 g azúcares neutros kg-1 s.s.). El tipo de vegetación ejerció un claro efecto sobre el carbono orgánico del suelo, el contenido total de carbohidratos y la estabilidad de los agregados, mientras que la estación del año tuvo una mayor influencia sobre la proporción de C orgánico del suelo presente en forma de azúcares neutros. En comparación con el robledal (vegetación clímax), se observó que el pinar y el eucaliptal presentaron menor contenido en carbohidratos, C orgánico total y N total y una disminución de la estabilidad de los agregados, lo que demuestra una disminución de la calidad del suelo.As variações sazonais no conteúdo e na composição dos hidratos de carbono do solo, uma das frações lábeis da matéria orgânica do solo, foram estudadas num Cambisolo húmico sito na área temperado-húmida Atlântica (Galiza, N.O. da Espanha) e desenvolvido sobre xistos básicos e sobre diferentes tipos de vegetação: Quercus robur (floresta clímax), Pinus pinaster e Eucalyptus glóbulos. Foram colhidas amostras de solo do horizonte A (camada de 0-15 cm de profundidade) das três florestas, na Primavera, Verão, Outono e Inverno. O conteúdo de hidratos de carbono foi determinado pelo método colorimétrico, após extração com hidrólise ácida em duas etapas sucessivas e posterior purificação dos hidrolisados (FA, primeira fração da hidrólise, polissacarídeos não celulósicos; FB, segunda fração da hidrólise, polissacarídeos celulósicos). O conteúdo total de açúcares neutros (hexoses e pentoses) das três florestas encontra-se entre 2,9 e 27,4 g kg-1 s.s., e representa entre 5 e 12 % do C orgânico total do solo. A concentração de hidratos de carbono foi muito maior na fração FA no que na fração FB, predominando as hexoses sobre as pentoses em ambas as frações. As variações sazonais das hexoses e pentoses mostraram o mesmo tipo de comportamento nas frações FA e FB, apresentando maiores concentrações destes açúcares neutros na Primavera e no Inverno (conteúdos médios: 12 e 14 g açúcares neutros totais kg-1 s.s., respectivamente) do que no Verão e no Outono (7 e 8 g açúcares neutros totais kg-1 s.s., respectivamente). Alem disso, para cada estação do ano, o conteúdo total de hexoses e pentoses em ambas as frações das três florestas foi como se mostra a seguir: Quercus (16 g açúcares neutros kg-1 s.s.) > Pinus (9 g açúcares neutros kg-1 s.s.) > Eucalyptus (5 g açúcares neutros kg-1 s.s.). O tipo de vegetação teve efeito sobre o carbono orgânico do solo, o conteúdo total de hidratos de carbono e a estabilidade dos agregados; porém, a estação do ano teve a maior influência na porcentagem de C orgânico do solo na forma de açúcares neutros. Comparativamente com o carvalhal (vegetação clímax), observou-se que o pinhal e a floresta do Eucalipto tinham menos conteúdo de hidratos de carbono, carbono orgânico total e azoto total, e a estabilidade aos agregados fora menor, o que demonstra uma diminuição da qualidade do solo.  
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