Isotopic variations of carbon and nitrogen and their implications on the conversion of Cerrado vegetation into pasture

Naelmo de Souza Oliveira; Jolimar Antonio Schiavo; Miriam Ferreira Lima; Lais Thomaz Laranjeira; Geisielly Pereira Nunes; Sidne Canassa da Cruz

doi:10.5327/Z21769478845

Authors

Naelmo de Souza Oliveira State University of Mato Grosso do Sul (UEMS) - Brazil https://orcid.org/0000-0002-4062-880X
Jolimar Antonio Schiavo State University of Mato Grosso do Sul (UEMS) - Brazil https://orcid.org/0000-0003-0061-4726
Miriam Ferreira Lima State University of Mato Grosso do Sul (UEMS) - Brazil https://orcid.org/0000-0002-1308-6224
Lais Thomaz Laranjeira State University of Mato Grosso do Sul (UEMS) - Brazil https://orcid.org/0000-0003-0328-8268
Geisielly Pereira Nunes Federal University of Grande Dourados (UFGD) - Brazil https://orcid.org/0000-0001-9302-501X
Sidne Canassa da Cruz State University of Mato Grosso do Sul (UEMS) - Brazil https://orcid.org/0000-0001-7558-6964

DOI:

https://doi.org/10.5327/Z21769478845

Keywords:

acrisol; isotopic composition; vegetation conversion; organic matter.

Abstract

Conversions of natural vegetation into pasture can, in a short time, change the carbon stock and the natural abundance of δ¹³C in the soil. The objective of this study was to evaluate changes in carbon (C) and nitrogen (N) stocks, as well as in the natural abundance of δ¹³C and δ¹⁵N of Argissolo Vermelho distrófico (Acrisol), in an area of natural vegetation and planted pasture in the Cerrado region of Aquidauana (MS), Brazil. In order to do this, an area of pasture (PA), cultivated for 25 years with Urochloa brizantha, and an area of natural vegetation (NV) were evaluated. Soil samples were collected at intervals of 0.05 m up to 0.60 m depth, and physical attributes, C and N stocks (CSt and NSt) and isotopic variations of δ¹³C and δ¹⁵N of soil were determined. In the 0–0.05 m layer, the highest C and N stocks occurred in NV, 21.99 and 1.9 Mg ha^-1, respectively. In the conversion to PA, 14.62 Mg ha^-1 of CSt and 1.36 Mg ha-¹ of NSt were lost in the 0–0.05 m layer. The area with PA had greater isotopic enrichment of δ¹³C in the layers of 0–0.05 and 0.05–0.10 m, with values of -18.3 and -17.4‰, respectively, while in the other layers the isotopic values decreased with the mixture between C of C3 and C4 plants. NV showed enrichment in the isotopic signals, in the layers from 0.25–0.30 m up to 0.40–0.45 m, with values between -21.74 and -21.54‰, respectively, which is characteristic of mixed vegetation of C3 and C4 plants. The values of δ¹⁵ N showed isotopic enrichment as depth increased, indicating greater mineralization of soil organic matter in both areas. The conversion of Cerrado into pasture and its consequent fragmentation causes negative impacts on the C and N sequestration and storage capacity, both in pasture and in natural vegetation.

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