Modelling soil organic carbon stocks in global change scenarios: a CarboSOIL application

Global climate change, as a consequence of the increasing levels of atmospheric CO2 concentration, may significantly affect both soil organic C storage and soil capacity for C sequestration. CarboSOIL is an empirical model based on regression techniques and developed as a geographical information system tool to predict soil organic carbon (SOC) contents at different depths. This model is a new component of the agro-ecological decision support system for land evaluation MicroLEIS, which assists decision-makers in facing specific agro-ecological problems, particularly in Mediterranean regions. In this study, the CarboSOIL model was used to study the effects of climate change on SOC dynamics in a Mediterranean region (Andalusia, S Spain). Different downscaled climate models were applied based on BCCR-BCM2, CNRMCM3, and ECHAM5 and driven by SRES scenarios (A1B, A2 and B2). Output data were linked to spatial data sets (soil and land use) to quantify SOC stocks. The CarboSOIL model has proved its ability to predict the short-medium- and long-term trends (2040s, 2070s and 2100s) of SOC dynamics and sequestration under projected future scenarios of climate change. Results have shown an overall trend towards decreasing of SOC stocks in the upper soil sections (0–25 cm and 25–50 cm) for most soil types and land uses, but predicted SOC stocks tend to increase in the deeper soil section (0–75 cm). Soil types as Arenosols, Planosols and Solonchaks and land uses as “permanent crops” and “open spaces with little or no vegetation” would be severely affected by climate change with large decreases of SOC stocks, in particular under the medium–high emission scenario A2 by 2100. The information developed in this study might support decision-making in land management and climate adaptation strategies in Mediterranean regions, and the methodology could be applied to other Mediterranean areas with available soil, land use and climate data.Ministerio de Economía y CompetitividadJunta de Andalucí

Do stones modify the spatial distribution of fire induced soil water repellency? Preliminary data

Water repellency is a property of many fire-affected soils that contributes to delayed wetting rates and shows many hydrological and geomorphological consequences. Fire-induced soil water repellency (SWR) may be modulated by pre-fire soil and vegetation properties. Many studies have been carried out to investigate the relationship between SWR and these properties. But, to our knowledge, no studies have considered the effect of surface stones in the spatial distribution of fire-induced SWR. In this research, we study the occurrence and spatial and vertical distribution of SWR and its consequences on soil structure after experimental burning in a previously wettable soil under different stone covers (0, 15, 30, 45 and 60%). In our experiment, burning induced critical or subcritical SWR in the upper millimetres of previously wettable soil. Fire-induced SWR did not vary with stone cover, but critical SWR was reached in inter-stone soil areas. At stone-covered soil areas, SWR was increased, but WDPTs remained mostly below the 5 s thresholdMinisterio de Economía y Competitividad CGL2010- 21670-C02-0

Repelencia al agua en suelos mediterráneos : factores, causas e implicaciones hidrológicas

La repelencia al agua reduce la afinidad de los suelos por el agua, así como su resistencia a la humectación durante intervalos de tiempo que pueden oscilar entre períodos de unos pocos segundos hasta horas, días o semanas. Durante un experimento en laboratorio, Doerr & Thomas (2000) observaron que el período transcurrido hasta la destrucción de la repelencia podía variar desde períodos inferiores a una hora en suelos bajo pino hasta períodos superiores a un mes en suelos bajo eucalipto, incluso entre suelos con niveles similares de hidrofobicidad. Además, a este retraso en la infiltración del agua deben añadirse implicaciones sobre el crecimiento y supervivencia de las plantas (York, 1993), repercusiones importantes sobre la hidrología superficial y subsuperficial del suelo, así como consecuencias geomorfológicas. Al disminuir la tasa de infiltración en la superficie del suelo, la repelencia al agua contribuye a reducir el tiempo de generación de escorrentía y a intensificar el flujo superficial, lo que tiene a su vez otras consecuencias importantes como el aumento del riesgo de erosión, la irregularidad en el frente de mojado y el desarrollo de vías de flujo preferencial o el lavado acelerado de agroquímicos en el caso de sistemas agrícolas (Imeson et al., 1992; Shakesby et al., 1993; Ritsema et al., 1993, 1997; Doerr & Shakesby, 2009). La repelencia al agua en los suelos es un concepto aún mal comprendido. La investigación realizada hasta la actualidad ha mostrado que se trata de un proceso mucho más extendido de lo sospechado cuando se iniciaron este tipo de estudios. Se ha encontrado en todos los continentes, excepto en el antártico; bajo climas estacionales tropicales o subárticos; bajo tipos de uso como la agricultura intensiva o los bosques perennifolios; en suelos quemados recurrentemente o en suelos que no se han quemado nunca; en suelos arcillosos o en suelos arenosos; en suelos muy secos o en suelos muy húmedos (Wallis & Horne, 1992; DeBano, 2000; Doerr et al., 2000; Dekker & Ritsema, 1996a). Ejemplos de repelencia al agua han sido recogidos desde 1917 (Schantz & Piemeisel, 1917), aunque el número de estudios sobre este fenómeno fueron relativamente bajos hasta los años 60. Entre 1960 y 1970 se produjo un incremento en la frecuencia de publicaciones científicas en torno a la repelencia al agua en suelos, haciéndose hincapié en su relación con los incendios forestales, y en el desarrollo y mejora de estrategias para las superficies repelentes al agua (DeBano, 1981). Durante las siguientes décadas, las investigaciones aumentaron de forma significativa, al ser evidente que la repelencia al agua, era un campo mucho más amplio de lo que previamente se creía. Se hicieron progresos durante este período que fueron recogidos en una revisión realizada por Wallis & Horne (1992). Posteriormente se produjo un considerable número de investigaciones en relación con la agricultura, geomorfología, geoquímica e hidrología de suelos (Doerr et al., 2000)

El tamaño de partícula condiciona la repelencia al agua en muestras de arena hidrofobizada artificialmente

España Ministerio de Ciencia en Innovación ref. CGL2010-21670-C02-0