The trend of changes in soil organic carbon content in Poland over recent years

• Autorzy: Bogusz Paulina , Zimnoch Urszula , Brodowska Marzena S. , Michalak Jacek

Identyfikatory

DOI

10.24425/aep.2024.149430

Warianty tytułu

PL

Tendencja zmian zawartości węgla organicznego w glebach Polski na przestrzeni ostatnich lat

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article analyzes soil organic carbon (SOC) content of in Poland from 2015 to 2021. The research aims to determine SOC levels and their dependence on soil agronomic categories and drought intensity. Soil samples from 1011 farms across 8 Polish voivodships were collected for analysis, all from the same agricultural plots. SOC determination was conducted using the Tiurin method. The results indicate a low SOC content nationwide (0.85- 2.35%). Heavy soils exhibited higher SOC accumulation compared to light soils. Moreover, significant drought impact led to decreased SOC content in affected regions. Scientific evidence underscores a declining trend in organic carbon stock within agricultural soils, attributed to natural soil changes and unsustainable management practices. This decline is concerning given the crucial role of SOC in soil health, quality, and crop productivity. Therefore, it is imperative to monitor and address areas with low SOC levels to enhance SOC abundance. Furthermore, when used as a whole-cell biocatalyst in a low-cost upflow MFC, the Morganella morganii-rich SF11 consortium demonstrated the highest voltage and power density of 964.93±1.86 mV and 0.56±0.00 W/m3, respectively. These results suggest that the SF11 bacterial consortium has the potential for use in ceramic separator MFCs for the removal of penicillin and electricity generation.

PL

W artykule dokonano analizy zawartości węgla organicznego w glebie (SOC) w Polsce w latach 2015 - 2021. Celem badań było określenie poziomu SOC oraz określenie jego zależności od kategorii agronomicznej gleby, odczynu i zawartości wody w glebie. intensywność suszy w glebie. Dane do analizy zawartości SOC uzyskano poprzez pobranie i analizę prób glebowych z 1011 gospodarstw zlokalizowanych na terenie całej Polski w 8 województwach Polski. Próbki gleby do badań pobierano co roku z tych samych powierzchni rolniczych. Oznaczenie SOC przeprowadzono metodą Tiurina. Wyniki testów wykazały niską zawartość SOC w całym kraju (0,85-2,35%). Lepsza. Większą kumulację zawartości SOC stwierdzono na glebach ciężkich w porównaniu z glebami lekkimi. Stwierdzono duży wpływ suszy na spadek zawartości SOC w rejonach jej występowania. Dowody naukowe wskazują, że zasoby węgla organicznego w górnych warstwach gleb rolniczych są niskie i nadal maleją w wyniku naturalnych zmian w glebie i niezrównoważonej gospodarki. Z danych naukowych wynika, że zasoby węgla organicznego w górnych warstwach gleb rolniczych zmniejszają się. Jest to szczególnie niepokojące, ponieważ zasoby SOC są ważnym czynnikiem wpływającym na zdrowie i jakość gleby, a tym samym na wydajność upraw. Z tego powodu bardzo ważne jest monitorowanie i identyfikowanie obszarów o niskim poziomie SOC oraz podejmowanie działań w celu poprawy obfitości SOC

Słowa kluczowe

EN

organic matter; soil carbon sequestration; soil pH; climate change mitigation; organic soil carbon; soil car-bon cycle

PL

materia organiczna; pH gleby; węgiel organiczny w glebie; SOC; zmiany klimatu; cykl węglowy w glebie

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 50, no 1
• Strony: 35--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bogusz Paulina

• Fertilizers Research Group, Łukasiewicz Research Network–New Chemical Syntheses Institute, Puławy, Poland
• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Life Sciences in Lublin, Poland

autor

Zimnoch Urszula

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Life Sciences in Lublin, Poland
• Complexor Fertilizer Group, Stawiski, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5824-1806

autor

Brodowska Marzena S.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Life Sciences in Lublin, Poland

autor

Michalak Jacek

• Regional Chemical and Agricultural Station in Łódź, Poland

Bibliografia

• [1] Amoah-Antwi, C., Kwiatkowska-Malina, J., Szara, E., Fentona, O., Thornton, S.F. & Malina, G. (2022). Title of article, Assessing Factors Controlling Structural Changes of Humic Acids in Soils Amended with Organic Materials to Improve Soil Functionality, Agronomy, 12(2), pp. 1–17. DOI:10.3390/agronomy12020283.
• [2] Breś, W., Golcz, A., Komosa, A., Kozik, E. & Tyksiński, W. (1997). Fertilization of garden plants. Edited by A.R. w Poznaniu. Poznań (1997).
• [3] Castañeda-Gómez, L., Lajtha, K., Bowedena, R., Jauhar, F.N.M., Jai, J., Feng, X. & Simpson, M.J. (2023). Soil organic matter molecular composition with long-term detrital alterations is controlled by site-specific forest properties, Global Change Biology, 29(1), pp. 243–259. DOI:10.1111/gcb.16456.
• [4] Communication from The Commission to The Council, The European Parliament, The European Economic and Social Committee and The Committee of The Regions - Thematic Strategy for Soil Protection (2006) Commission of The European Communities. https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2006:0231:FIN:EN:PDF.
• [5] Cotrufo, M.F. & Lavallee, J.M. (2022). Chapter One - Soil organic matter formation, persistence, and functioning: A synthesis of current understanding to inform its conservation and regeneration, Advances in Agronomy, 172, pp. 1–66.
• [6] Dignac, M.F., Derrein, D., Barre, P., Barot, S., Cécillon, L., Chenu, C., Chevalier, T., Freschet, G.T., Garnier, P., Guenet, B., Hedde, M., Klumpp, K., Laschermes, G., Maron, P.A., Nunan, N., Rumet, K. & Basile-Doelsch, I. (2017). Increasing soil carbon storage: mechanisms, effects of agricultural practices and proxies. A review, Agronomy for Sustainable Development, 37(2). DOI:10.1007/s13593-017-0421-2.
• [7] Dynarski, K.A., Bossio, D.A. & Scow, K.M. (2020). Dynamic Stability of Soil Carbon: Reassessing the “Permanence” of Soil Carbon Sequestration, Frontiers in Environmental Science, 8. DOI:10.3389/fenvs.2020.514701.
• [8] Francaviglia, R. Almagro, M. & Vicente-Vicente, J.L., (2023). Conservation Agriculture and Soil Organic Carbon: Principles, Processes, Practices and Policy Options, Soil Systems, 7(17), pp. 1–35. DOI:10.3390/soilsystems7010017.
• [9] Gerke, J. (2022). The Central Role of Soil Organic Matter in Soil Fertility and Carbon Storage, Soil Systems, 6(2). DOI:10.3390/soilsystems6020033.
• [10] Giachin, G., Neprawiszta, R., Mandaliti, W., Melino, S., Morgan, A., Scaini, D., Mazzei, P., Piccalo, A., Lagname, G., Paci, M. & Leita, L. (2017). The mechanisms of humic substances self-assembly with biological molecules: The case study of the prion protein, PLoS ONE, 12(11), pp. 1–16. DOI:10.1371/journal.pone.0188308.
• [11] Gonet, S.S. &Markiewicz, M. (2007). The role of organic matter in the environment, PTSH, Wrocław 2007.
• [12] Intergovernmental Panel on Climate Change (2022). Risk management and decision-making in relation to sustainable development, Climate Change and Land. DOI:10.1017/9781009157988.009.
• [13] Kiryluk, A. & Kostecka, J. (2023). Sustainable development in rural areas in the perspective of a decade of ecosystem restoration, Ekonomia i Środowisko - Economics and Environment, 83(4). DOI:10.34659/eis.2022.83.4.535.
• [14] Kuś, J. (2015). Soil organic matter - meaning, content and balancing, Studies and Reports IUNG-PIB, 45(19), pp. 27–53. DOI:10.26114/sir.iung.2015.45.02. (in Polish)
• [15] Lal, R., Follertt, R.F., Stewart, B.A. & Kimble, J.M. (2007). Soil carbon sequestration to mitigate climate change and advance food security, Soil Science, 172(12), pp. 943–956. DOI:10.1097/ss.0b013e31815cc498.
• [16] Lipiński, W., Lipińska, H., Kornas, R. & Watros, A.(2020). Selected agrochemical parameters of grassland soils in Poland, Agronomy Science, 75(2), pp. 5–23. DOI:10.24326/as.2020.2.1. (in Polish)
• [17] Łądkiewicz, K., Wszȩdyrówny-Nast, M. & Jaskiewicz, K. (2017). Comparison of different methods for determination of organic matter content, Scientific Review Engineering and Environmental Sciences, 26(1), pp. 99–107. DOI:10.22630/PNIKS.2017.26.1.09.
• [18] Myśleńska, E. (2001). Organic soils and laboratory methods of their research, I PWN, Warszawa 2021. (in Polish)
• [19] Nachtergaele, F.O., Petri, M. & Biancalani, R. (2016). Land degradation, World Soil Resources and Food Security. DOI:10.4337/9781788974912.l.4.
• [20] Nasiri, S., Andalibi,B., Tavakoli, A., Delavar, M.A., El-Keblawy, A., Van Zwieten, L. & Mastinu, A. (2023) The mineral biochar alters the biochemical and microbial properties of the soil and the grain yield of Hordeum vulgare L. under drought stress, Land, 12(3), pp. 1–16. DOI:10.3390/land12030559.
• [21] Newton, P., Cyvita, N., Frankel-Goldwater, L., Bartel, K. & Johno, C. (2020). What is regenerative agriculture? A review of scholar and practitioner definitions based on processes and outcomes, Frontiers in Sustainable Food Systems, 4(October), pp. 1–11. DOI:10.3389/fsufs.2020.577723.
• [22] Pietrzak, S. & Hołaj-Krzak, J. T. (2022). The content and stock of organic carbon in the soils of grasslands in Poland and the possibility of increasing its sequestration. Journal of Water and Land Development, 54, 68–76. https://doi.org/10.24425/jwld.2022.141556
• [23] Pikuła, D. & Rutkowska, A. (2017). Fractional composition of humus as a characteristic of the quality of organic matter, Studies and Reports IUNG-PIB, 53(7), pp. 81–91. DOI:10.26114/sir.iung.2017.53.06.(in Polish)
• [24] Robertson, A.D., Paustain, K., Ogle, S., Wallenstein M.D., Lugato, E. & Cotrufo, M.F. (2019). Unifying soil organic matter formation and persistence frameworks: The MEMS model, Biogeosciences, 16(6), pp. 1225–1248. DOI:10.5194/bg-16-1225-2019.
• [25] Rusco, E., Jones, R. & Bidoglio, G. (2001). Organic Matter in the soils of Europe: Present status and future trends Institute for Environment and Sustainability European Soil Bureau, European Commission Joint Research Centre [Preprint], (October 2001).
• [26] Ryżak, M., Bartmiński, P. & Biegaowski, A. (2009). Methods of determining the granulometric composition of mineral soils, Acta Agrophysica, 175(4), pp. 34-39. http://www.old.acta-agrophysica.org/artykuly/acta_agrophysica/ActaAgr_175_2009_4_1_1.pdf. (in Polish)
• [27] Schmidt, M.W.I., Torn, M., Abiven, S., Dittmar, T., Guggenberger, G., Janssen, I.A., Kleber, M., Kogel-Knabner, I., Lehmann, J., Manning, D.AC., Nannipieri, P., Rasse, D., Weiner, S. & Trumbore, S.E. (2011). Persistence of soil organic matter as an ecosystem property, Nature, 478(7367), pp. 49–56. DOI:10.1038/nature10386.
• [28] The European Green Deal (2019) European Commission [Preprint], (December), https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=COM:2019:640:FIN.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).