Soil organic carbon stocks in native forest of Argentina: a useful surrogate for mitigation and conservation planning under climate variability

Background The nationally determined contribution (NDC) presented by Argentina within the framework of the Paris Agreement is aligned with the decisions made in the context of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) on the reduction of emissions derived from deforestation and forest degradation, as well as forest carbon conservation (REDD+). In addition, climate change constitutes one of the greatest threats to forest biodiversity and ecosystem services. However, the soil organic carbon (SOC) stocks of native forests have not been incorporated into the Forest Reference Emission Levels calculations and for conservation planning under climate variability due to a lack of information. The objectives of this study were: (i) to model SOC stocks to 30 cm of native forests at a national scale using climatic, topographic and vegetation as predictor variables, and (ii) to relate SOC stocks with spatial–temporal remotely sensed indices to determine biodiversity conservation concerns due to threats from high inter‑annual climate variability. Methods We used 1040 forest soil samples (0–30 cm) to generate spatially explicit estimates of SOC native forests in Argentina at a spatial resolution of approximately 200 m. We selected 52 potential predictive environmental covariates, which represent key factors for the spatial distribution of SOC. All covariate maps were uploaded to the Google Earth Engine cloud‑based computing platform for subsequent modelling. To determine the biodiversity threats from high inter‑annual climate variability, we employed the spatial–temporal satellite‑derived indices based on Enhanced Vegetation Index (EVI) and land surface temperature (LST) images from Landsat imagery. Results SOC model (0–30 cm depth) prediction accounted for 69% of the variation of this soil property across the whole native forest coverage in Argentina. Total mean SOC stock reached 2.81 Pg C (2.71–2.84 Pg C with a probability of 90%) for a total area of 460,790 km2, where Chaco forests represented 58.4% of total SOC stored, followed by Andean Patagonian forests (16.7%) and Espinal forests (10.0%). SOC stock model was fitted as a function of regional climate, which greatly influenced forest ecosystems, including precipitation (annual mean precipitation and precipitation of warmest quarter) and temperature (day land surface temperature, seasonality, maximum temperature of warmest month, month of maximum temperature, night land surface temperature, and monthly minimum temperature). Biodiversity was influenced by the SOC levels and the forest regions. Conclusions In the framework of the Kyoto Protocol and REDD+, information derived in the present work from the estimate of SOC in native forests can be incorporated into the annual National Inventory Report of Argentina to assist forest management proposals. It also gives insight into how native forests can be more resilient to reduce the impact of biodiversity loss.EEA Santa CruzFil: Peri, Pablo Luis. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Santa Cruz; Argentina.Fil: Peri, Pablo Luis. Universidad Nacional de la Patagonia Austral; Argentina.Fil: Peri, Pablo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Gaitan, Juan José. Universidad Nacional de Luján. Buenos Aires; Argentina.Fil: Gaitan, Juan José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Mastrangelo, Matias Enrique. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias. Grupo de Estudio de Agroecosistemas y Paisajes Rurales; Argentina.Fil: Mastrangelo, Matias Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Nosetto, Marcelo Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Instituto de Matemática Aplicada San Luis. Grupo de Estudios Ambientales; Argentina.Fil: Nosetto, Marcelo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Villagra, Pablo Eugenio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales (IANIGLA); Argentina.Fil: Villagra, Pablo Eugenio. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Balducci, Ezequiel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Yuto; Argentina.Fil: Pinazo, Martín Alcides. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Montecarlo; Argentina.Fil: Eclesia, Roxana Paola. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Paraná; Argentina.Fil: Von Wallis, Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Montecarlo; Argentina.Fil: Villarino, Sebastián. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias. Grupo de Estudio de Agroecosistemas y Paisajes Rurales; Argentina.Fil: Villarino, Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Alaggia, Francisco Guillermo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Manfredi. Campo Anexo Villa Dolores; Argentina.Fil: Alaggia, Francisco Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Gonzalez-Polo, Marina. Universidad Nacional del Comahue; Argentina.Fil: Gonzalez-Polo, Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. INIBIOMA; Argentina.Fil: Manrique, Silvana M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Energía No Convencional. CCT Salta‑Jujuy; Argentina.Fil: Meglioli, Pablo A. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales (IANIGLA); Argentina.Fil: Meglioli, Pablo A. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Rodríguez‑Souilla, Julián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Austral de Investigaciones Científicas (CADIC); Argentina.Fil: Mónaco, Martín H. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Dirección Nacional de Bosques; Argentina.Fil: Chaves, Jimena Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Austral de Investigaciones Científicas (CADIC); Argentina.Fil: Medina, Ariel. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Dirección Nacional de Bosques; Argentina.Fil: Gasparri, Ignacio. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Ecología Regional; Argentina.Fil: Gasparri, Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Alvarez Arnesi, Eugenio. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina.Fil: Alvarez Arnesi, Eugenio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe; Argentina.Fil: Barral, María Paula. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias. Grupo de Estudio de Agroecosistemas y Paisajes Rurales; Argentina.Fil: Barral, María Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Von Müller, Axel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Esquel Argentina.Fil: Pahr, Norberto Manuel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Montecarlo; Argentina.Fil: Uribe Echevarría, Josefina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Quimilí; Argentina.Fil: Fernandez, Pedro Sebastian. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; Argentina.Fil: Fernandez, Pedro Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ecología Regional; Argentina.Fil: Morsucci, Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales (IANIGLA); Argentina.Fil: Morsucci, Marina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Lopez, Dardo Ruben. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Manfredi. Campo Anexo Villa Dolores; Argentina.Fil: Lopez, Dardo Ruben. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Cellini, Juan Manuel. Universidad Nacional de la Plata (UNLP). Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Laboratorio de Investigaciones en Maderas; Argentina.Fil: Alvarez, Leandro M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales (IANIGLA); Argentina.Fil: Alvarez, Leandro M. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Barberis, Ignacio Martín. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe; Argentina.Fil: Barberis, Ignacio Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe; Argentina.Fil: Colomb, Hernán Pablo. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Dirección Nacional de Bosques; Argentina.Fil: Colomb, Hernán. Administración de Parques Nacionales (APN). Parque Nacional Los Alerces; Argentina.Fil: La Manna, Ludmila. Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco. Centro de Estudios Ambientales Integrados (CEAI); Argentina.Fil: La Manna, Ludmila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Barbaro, Sebastian Ernesto. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Cerro Azul; Argentina.Fil: Blundo, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ecología Regional; Argentina.Fil: Blundo, Cecilia. Universidad Nacional de Tucumán. Tucumán; Argentina.Fil: Sirimarco, Marina Ximena. Universidad Nacional de Mar del Plata. Grupo de Estudio de Agroecosistemas y Paisajes Rurales (GEAP); Argentina.Fil: Sirimarco, Marina Ximena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Cavallero, Laura. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Manfredi. Campo Anexo Villa Dolores; Argentina.Fil: Zalazar, Gualberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales (IANIGLA); Argentina.Fil: Zalazar, Gualberto. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Martínez Pastur, Guillermo José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Austral de Investigaciones Científicas (CADIC); Argentina