A global soil spectral calibration library and estimation service

There is growing global interest in the potential for soil reflectance spectroscopy to fill an urgent need for more data on soil properties for improved decision-making on soil security at local to global scales. This is driven by the capability of soil spectroscopy to estimate a wide range of soil properties from a rapid, inexpensive, and highly reproducible measurement using only light. However, several obstacles are preventing wider adoption of soil spectroscopy. The biggest obstacles are the large variation in the soil analytical methods and operating procedures used in different laboratories, poor reproducibility of analyses within and amongst laboratories and a lack of soil physical archives. In addition, adoption is hindered by the expense and complexity of building soil spectral libraries and calibration models. The Global Soil Spectral Calibration Library and Estimation Service is proposed to overcome these obstacles by providing a freely available estimation service based on an open, high quality and diverse spectral calibration library and the extensive soil archives of the Kellogg Soil Survey Laboratory (KSSL) of the Natural Resources Conservation Service of the United States Department of Agriculture (USDA). The initiative is supported by the Global Soil Laboratory Network (GLOSOLAN) of the Global Soil Partnership and the Soil Spectroscopy for Global Good network, which provide additional support through dissemination of standards, capacity development and research. This service is a global public good which stands to benefit soil assessments globally, but especially developing countries where soil data and resources for conventional soil analyses are most limited

How to measure, report and verify soil carbon change to realize the potential of soil carbon sequestration for atmospheric greenhouse gas removal

Global Change Biology published by John Wiley & Sons Ltd There is growing international interest in better managing soils to increase soil organic carbon (SOC) content to contribute to climate change mitigation, to enhance resilience to climate change and to underpin food security, through initiatives such as international ‘4p1000’ initiative and the FAO\u27s Global assessment of SOC sequestration potential (GSOCseq) programme. Since SOC content of soils cannot be easily measured, a key barrier to implementing programmes to increase SOC at large scale, is the need for credible and reliable measurement/monitoring, reporting and verification (MRV) platforms, both for national reporting and for emissions trading. Without such platforms, investments could be considered risky. In this paper, we review methods and challenges of measuring SOC change directly in soils, before examining some recent novel developments that show promise for quantifying SOC. We describe how repeat soil surveys are used to estimate changes in SOC over time, and how long-term experiments and space-for-time substitution sites can serve as sources of knowledge and can be used to test models, and as potential benchmark sites in global frameworks to estimate SOC change. We briefly consider models that can be used to simulate and project change in SOC and examine the MRV platforms for SOC change already in use in various countries/regions. In the final section, we bring together the various components described in this review, to describe a new vision for a global framework for MRV of SOC change, to support national and international initiatives seeking to effect change in the way we manage our soils

Comparing LUCAS Soil and national systems: Towards a harmonized European Soil monitoring network

17 Pág.A recent assessment states that 60–70% of soils in Europe are considered degraded. Protecting such valuable resource require knowledge on soil status through monitoring systems. In Europe, different types of monitoring networks currently exist in parallel. Many EU Member states (MS) developed their own national soil information monitoring system (N-SIMS), some being in place for decades. In parallel in 2009, the European Commission extended the periodic Land Use/Land Cover Area Frame Survey (LUCAS) led by EUROSTAT to sample and analyse the main properties of topsoil in EU in order to develop a homogeneous dataset for EU. Both sources of information are needed to support European policies on soil health evaluation. However, a question remains whether the assessment obtained by using soil properties from both monitoring programs (N-SIMS and LUCAS Soil) are comparable, and what could be the limitations of using either one dataset or the other. Conducted in the context of European Joint Programme (EJP) SOIL, this study shows the results of a comparison between N-SIMS and LUCAS Soil programs among 12 different EU member states including BE, DE, DK, EE, ES, FR, DE, HU, IT, NL, PL, SE and SK. The comparison was done on: (i) the sampling strategies including site densities, land cover and soil type distribution; (ii) the statistical distribution of three soil properties (organic carbon, pH and clay content); (iii) two potential indicators of soil quality (i.e. OC/Clay ratio and pH classes). The results underlined substantial differences in soil properties statistical distributions between N-SIMS and LUCAS Soil in many member states, particularly for woodland and grassland soils, affecting the evaluation of soil health using indicators. Such differences might be explained by both the monitoring strategy and sampling or analytical protocols exposing the potential effect of data source on European and national policies. The results demonstrate the need to work towards data harmonization and in the light of the Soil Monitoring Law, to carefully design the future of soil monitoring in Europe taking into account both LUCAS Soil and N-SIMS considering the significant impact of the monitoring strategies and protocols on soil health indicators.This work was financed by the H2020 grant agreement number of EJPSOIL, H2020 GA number 862695.Peer reviewe

Regenerative agriculture - a case study : Application and analyses of regenerative versus conventional agriculture in a case study in De Hoeksche Waard, the Netherlands

The report describes what regenerative and conventional agriculture can mean in a Dutch context and shows the actual and potential benefit of regenerative agriculture compared to conventional agriculture with respect to soil carbon sequestration for a practical case study of a Dutch farm on marine clay soils in the Netherlands

Koolstofvoorraad in de bodem van Nederland (1998-2018) : CC-NL

De 1392 locaties van de Landelijke Steekproef Kaarteenheden werden na circa 20 jaar opnieuw bezocht om onder meer het gehalte aan organische stof en de dichtheid te bepalen. Het gehalte aan organische stof in de laag van 0 tot 30 cm blijkt tussen circa 1998 en 2018 significant te zijn afgenomen: van 6,85 naar 6,43%. In de laag van 30 tot 100 cm werd een significante afname gevonden van 7,82 naar 5,11%. Ook de koolstofvoorraden in de Nederlandse bodem bleken in de periode tussen circa 1998 en 2018 significant te zijn afgenomen. Binnen 24 deelgebieden naar bodem en landgebruik kon in bijna alle gevallen geen significante verandering worden aangetoond. Voor het deel van Nederland dat op de bodemkaart als minerale grond is gekarteerd, kon ook geen significante verandering in het gehalte aan organische stof worden aangetoond. De resultaten geven aan dat een verklaring voor afname van het landelijk gemiddelde gehalte aan organische stof ligt in oxidatie van veen en moerig materiaal. Met de ervaringen van de meetcampagne in 2018 kan de toekomstige monitoring voor post-2020 LULUCF-rapportages ter hand worden genomen, waarbij aandacht nodig is voor de effecten van veranderend landgebruik, de effecten van diepe grondbewerking, veranderingen in bodemdichtheid en de hoogte van de koolstofratio (verhouding koolstof-organische stof). Bovendien geven de resultaten aan in welke gebieden een extra meetinspanning nodig is om nauwkeurige schattingen van koolstofvoorraden en veranderingen daarin te verkrijgen

Kelmond-Beekerveld (gemeente Beek); erosieonderzoek in het kader van het TOPsites project

Nivellering en erosie zijn een algemeen bekendprobleem voor geaccidenteerde terreinenwaarop akkerbouw plaatsvindt. Grond zondervegetatie is gevoelig voor erosie, terwijl ploegenzorgt voor vervlakking en nivellering van reliëfverschillen.Verschillende tests zijn gedaan, metname in het buitenland, om de snelheid vandeze nivellering en erosie te karakteriseren.De resultaten zijn echter niet eenduidig, medeomdat verschillende tijdschalen wordengebruikt.Om beter grip te krijgen op de snelheid vanerosie en nivellering op archeologische vindplaatsenals gevolg van akkerbouw zijn vijflocaties uitgezocht. Met opzet is gekozen voorlocaties waarvan de verwachting is dat erosie/nivellering sterk is, zodat ze kunnen wordengezien als worst-case scenario. Binnen die groepis gekozen voor vindplaatsen waar eerderrelevante gegevens zijn verzameld overdegradatie en conservering. Twee (Beek-Kelmond en Meerssen – Onderste Herkenberg)liggen in het Limburgse lössgebied; drie andere(Schouwen, Grote Houw en Tjessens) zijnterpen/wierden. Op deze locaties wordenverschillende technieken ingezet om erosie ennivellering door de tijd in kaart te brengen.Uit het onderzoek op de vroegneolitische(Lineaire Bandkeramiek) vindplaats Kelmond-Beekerveld blijkt dat er aanwijzingen zijn voorvan significante erosie, met name op het steilstedeel van de helling. Hoewel het meestecolluvium op zijn laatst gevormd is tijdens delate middeleeuwen, zijn er duidelijke aanwijzingendat erosie actief was in de afgelopendecennia, en op dit moment ook nog plaatsvindt.De snelheid waarop de erosie plaatsvindt isaanzienlijk; in de afgelopen 50 jaar is enkeledecimeters aan grond verdwenen van de site,met name rond de hellingknik. De ouderedatering van het colluvium en de aanwezigheidvan een grote concentratie sporen op het steilstedeel van de helling zijn aanwijzingen dat dezeerosie komt na een langere periode van landschappelijkestabiliteit.De vergelijking van de maaiveldhoogtes uitverschillende jaren en de variaties daarin (metname de vergelijking tussen de twee generatiesvan het Actueel Hoogtebestand Nederland)duiden op erosie, maar deze resultaten op zichzijn niet overtuigend. De combinatie van 137Cs en239+240Pu metingen enerzijds en OSL metingenanderzijds geven wel uitkomsten die geschiktzijn voor het identificeren en kwantificeren vanerosie en colluviatie.Veel van de hier geteste methoden bleken nietgeschikt om de erosiesnelheden te meten. In demeeste gevallen waren ze te onnauwkeurig(bijvoorbeeld 137Cs oppervlaktekartering), warende effecten te onduidelijk (AHN/LIDARverschillen) of waren er oncontroleerbarevariaties in de gehaltes van bepaalde tracers.De tracers 137Cs en 239+240Pu gaven als enige welwaardes waaraan recente erosie kon wordenafgelezen. De schatting van de snelheden isgebaseerd op een aantal aannames, waardoorde schattingen vooral als indicatie moetenworden gezien. Nader onderzoek naar hetgebruik van deze isotopencombinatie zou debetrouwbaarheid van de schatting kunnenverbeteren.OSL bleek vooral geschikt om erosie en depositieop tijdschalen van (tientallen) eeuwen tebepalen. Het is daarmee een goede ondersteunendetechniek – in combinatie met tracers – omde landschappelijke ontwikkeling en erosiegevoeligheidvan een vindplaats te onderzoeken.Voor toekomstig onderzoek, waarbij hetschatten van mate van erosie van belang is, ishet aan te raden om een combinatie van 137Cs en239+240Pu als tracers en OSL als ondersteuning enlandschapsontwikkeling toe te passen. Een extravoordeel van deze combinatie is dat ze ook eenindicatie kunnen geven van de mate van bioturbatieop een vindplaats en de timing ervan.Ten aanzien van het monument zelf kunnen eenaantal aanbevelingen worden gedaan. Uit hetonderzoek blijkt dat er sprake is van stevigeerosie op delen van het terrein. Omdat veel vande sporen direct onder de bouwvoor liggen, is devindplaats zeer kwetsbaar. Eenmaal dieperploegen dan de bouwvoor brengt schade eninformatieverlies met zich mee. Een gebruik vanhet monument als grasland verdient daarom devoorkeur

Design of a high-resolution and dynamic soil organic carbon monitoring system for agricultural land

International audienc