CO2 production in anthropogenic Chinampas soils in Mexico City La producción de CO2 en suelos antropogénicos de Chinampas en la Ciudad de México A produção de CO2 em solos antropogénicos de Chinampas na cidade do México

Abstract

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<p style="text-align: justify;">We studied microbial-associated C?₂ production in anthropogenic <em>chinampas</em> soils. The soils were constructed by the accumulation of materials such as organic matter and loamy lacustrine sediments in Pre-Hispanic cultures in Mexico. To study the temperature sensitivity of C?₂ production related to soil depth, moisture and oxygen availability, soil samples were collected at depths of 0-7, 7-18, 18-30, 30-40 and 40-50 cm. The soil samples were incubated under aerobic and anaerobic conditions at controlled temperatures (-5, 0, 5, 10, 20, 30 °C) and soil moistures of 10, 30, 60 and 90% water-filled pore space. For all the soil depths, incubation temperatures and soil moistures, the mean rate of aerobic CO₂ production was 58.0 mg CO₂ kg^-1 d^-1 and that of anaerobic CO₂ production 31.2 mg CO₂ kg^-1 d^-1, with the highest rate found in the soil samples collected at a depth of 0-7 cm. A decrease in soil organic carbon content inhibited CO₂ production more under anaerobic than aerobic conditions. The dependence of aerobic ??₂ production on soil moisture increased at what constituted both unusually high and low temperatures for the study area. Since the response of ??₂ production to temperature was lower under anaerobic than aerobic conditions, the increase in soil moisture content led to a decrease in the temperature sensitivity of ??₂ production. The response of microbial activity to other factors may be modified under what constitutes the limiting conditions for any of the factors considered, as follows: (i) when anaerobiosis increases in the soil, the limiting effect of substrate availability on microbial activity increases; (ii) the CO₂ production rate becomes more dependent on soil moisture under temperature stress; (iii) the sensitivity of CO₂ production to temperature is highest under drought stress.</p><p style="text-align: justify;">En este trabajo estudiamos la producción de CO₂ asociada a la actividad de los microorganismos en suelos antropogénicos de <em>chinampa</em>, construidos por las culturas Pre-Hispánicas en México mediante la acumulación de materia orgánica, sedimentos lacustres limosos o por diferentes materiales utilizados para consolidarlos en islotes separados por un sistema de canales. Se tomaron muestras de suelo a las profundidades de 0-7, 7-18, 18-30, 30-40 y 40-50 cm para evaluar la sensibilidad a la temperatura de la producción de CO₂ y su variación en relación con la profundidad del suelo, la humedad y la disponibilidad de oxígeno. Se incubaron en condiciones aerobias y anaerobias a temperatura controlada (-5, 0, 5, 10, 20 y 30 °C) y a humedad controlada de 10, 30, 60 y 90% de las condiciones de saturación en agua del espacio poroso del suelo. Para todas las profundidades del suelo, temperaturas de incubación y humedad del suelo, la velocidad promedio de producción de CO₂ fue de 58,0 mg CO₂ kg^-1 d^-1 en condiciones aerobias y de 31,2 mg CO₂ kg^-1 d^-1en condiciones anaerobias, obteniéndose la mayor producción de CO₂ en las muestras de suelo de la capa de 0-7 cm de profundidad. La disminución en el contenido de carbono orgánico del suelo inhibió la producción de CO₂ asociada a la actividad de los microorganismos del suelo con mayor intensidad bajo condiciones anaerobias que aerobias. A temperaturas inusualmente bajas o altas para el área de estudio, la dependencia de la producción aerobia de CO₂ con respecto a la humedad del suelo aumentó. Puesto que la respuesta de la producción de CO₂ a la temperatura fue menor bajo condiciones anaerobias que aerobias, el aumento en el contenido de humedad del suelo condujo a la disminución de la sensibilidad a la temperatura de la producción del CO₂. En condiciones limitantes de cualquier factor, la respuesta de la actividad microbiana a otros factores puede modificarse como se muestra a continuación: (i) el aumento de la anaerobiosis en el suelo aumenta el efecto limitante de la disponibilidad de sustrato sobre la actividad microbiana; (ii) bajo estrés de temperatura, la velocidad de producción de CO₂ se hace mas dependiente de la humedad del suelo; (iii) bajo el estrés de sequía, la sensibilidad de la producción de CO₂ a la temperatura es máxima.</p><p style="text-align: justify;">Este trabalho estuda a produção de CO₂ associada à actividade de microrganismos em solos de <em>Chinampa</em> antropogénica, construídos por culturas Pre-Hispânicas do México através da acumulação de matéria orgânica, sedimentos lacustres limosos ou diferentes materiais usados para a sua consolidação, em ilhotas separadas por um sistema de canais. Colheram-se amostras de terra às profundidades de 0-7, 7-18, 18-30, 30-40 y 40-50 cm para avaliar a sensibilidade da produção de CO₂ à temperatura e a sua variação em função da profundidade do solo, da humidade e disponibilidade de oxigénio. As amostras de terra foram incubadas em condições aeróbias e anaeróbias a temperatura controlada (- 5, 0, 5, 10, 20 e 30 °C) e humidade controlada a 10, 30, 60 e 90% das condições de saturação de água no solo. Para todas as profundidades do solo, temperaturas de incubação e teores de humidade, a velocidade média da produção de CO₂ foi de 58,0 mg CO₂ kg^-1 d^-1 em condições aeróbias e 31,2 mg CO₂ kg^-1 d^-1, em condições anaeróbias, tendo-se obtido a maior produção de CO₂ nas amostras de solo colhidas na camada de 0-7 cm de profundidade. A diminuição do teor de carbono orgânico do solo inibiu a produção de CO₂ associada à actividade dos microrganismos no solo com maior intensidade em condições anaeróbias do que em condições aeróbias. Para a área de estudo, e para valores de temperatura anormalmente altos ou baixos aumentou a dependência da produção aeróbia de CO₂ com a humidade do solo. Uma vez que a resposta da produção de CO₂ à temperatura foi menor em condições anaeróbias do que aeróbias, o aumento do teor de humidade do solo conduziu a uma diminuição da sensibilidade à temperatura da produção de CO₂. Sob condições limite de qualquer um dos factores, a resposta da actividade microbiana aos outros factores pode ser modificada conforme se refere a seguir: (i) o aumento de anaerobiose no solo aumenta o efeito limitante da disponibilidade do substrato sobre a actividade microbiana; (ii) em condições stress de temperatura, a velocidade da produção de CO₂ torna-se mais dependente da humidade do solo; (iii) em condições stress de seca, é máxima a sensibilidade à temperatura da produção de CO₂.</p>

Keywords

• Temperature sensitivity
• soil moisture
• organic carbon content
• aerobic-anaerobic conditions
• Sensibilidad a la temperatura
• humedad del suelo
• contenido en carbono orgánico
• condiciones aerobias y anaerobias
• Sensibilidade à temperatura
• humidade
• carbono orgânico
• condições aeróbias e anaeróbias