Organic carbon and nitrogen mineralization in a poorly‐drained mineral soil under transient waterlogged conditions: an incubation experiment
Authors: Tete E. , Viaud V. , Walter C. 
Published: March 2015

SummaryIn poorly‐drained mineral soils, little interest has been shown on the effects of the duration and frequency of water saturation periods on carbon (C) and nitrogen (N) mineralization. This study investigatesCandNmineralization rates in a poorly‐drained mineral soil in response to transient and permanent waterlogged conditions. Soil samples were incubated for 43 days at 20°C under three treatments: field capacity (T0), transient waterlogged conditions (T1) and permanent waterlogged conditions (T2). The carbon dioxide (CO2)‐Cand nitrous oxide (N2O)‐Nemissions, soil mineralNcontent (NH4+,NO2−andNO3−) and contents of organic acids were measured. SoilCmineralization rate during transient waterlogged periods (68.7 mg kg−1after 38 days) was not significantly different to that at field capacity (58.6 mg kg−1after 38 days) and was twice that of permanently waterlogged soil. In contrast, theNmineralization rate in soil under transient waterlogged conditions was half that of permanently waterlogged soil or soil at field capacity. An accumulation of acetate and formate was measured in the soil during waterlogged periods in treatmentsT1andT2; in treatmentT1, de‐saturation resulted in a significant decrease in their concentrations. Mineralization ofCandNunder transient waterlogged conditions was related to aerobic and anaerobic mineralization processes. Rapid mineralization under oxidizing conditions of labile transient organic compounds from anaerobic processes resulted in pulses ofCO2‐CandN2O‐Nemissions. This study shows that in poorly‐drained mineral soil,CandNmineralization rates at a given time depend not only on the current soil redox status, but also on that of previous soil conditions. Further investigation comparing different durations of waterlogged conditions could allow better understanding of the impact of previous redox conditions on the dynamics of organic acid,CandNmineralization during transient conditions.RésuméPeu d'intérêt a été accordé à l'effet de la durée et de la fréquence des périodes de saturation sur la minéralisation du carbone (C) et de et de l'azote (N) dans les sols minéraux mal drainés. Cette étude a pour but de quantifier la dynamique de minéralisation duCet deNdans un sol minéral mal drainé, en conditions de saturation transitoire et permanente. Des échantillons de sol ont été incubés à 20°C pendant 43 jours selon trois traitements : humidité à la capacité au champ (T0), saturation en eau transitoire (T1), saturation en eau permanente (T2). Les émissions deCO2‐Cet deN2O‐N, les concentrations du sol en azote minéral (NH4+,NO2−,NO3−) et en acides organiques ont été mesurées. Une accumulation d'acétate et de formate a été mesurée pendant les périodes de saturation dans les traitementsT1etT2; leur concentration diminue rapidement pendant les périodes de désaturation dans le traitementT1. Nous montrons que le taux de minéralisation duCdeT1pendant les périodes de saturation (68.7 mg kg−1après 38 jours) n'est pas significativement différent de celui deT0(58.6 mg kg−1après 38 jours) et qu'il est deux fois plus élevé que celui deT2. La minéralisation duCet deNdans les sols minéraux mal drainés durant les conditions de saturation transitoire est le résultat des processus de minéralisation aérobies et anaérobies et d'une minéralisation rapide en conditions oxygénées des composés organiques labiles accumulés pendant les périodes de saturation, et conduisant à des pics d'émissions deCO2‐Cet deN2O‐N. Cette étude contribue à montrer que, dans les sols minéraux mal drainés, la minéralisation duCet deNà un instant donné ne dépend pas seulement des conditions redox du sol à cet instant, mais aussi des conditions redox qui y ont prévalu. Des travaux complémentaires sur la réponse de la minéralisation duCetNà différentes durées de saturation permettraient de comprendre l'impact des conditions redox antécédentes du sol sur la dynamique de minéralisation des composés organiques en conditions de saturation transitoire.