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Simonetti, Gianluca (2010) Mechanisms of soil organic matter protection and sequestration. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

Soil organic carbon (SOC) protection processes have received much interest recently due to the possibility to enhance the carbon sink in agricultural soils with atmospheric CO2 reduction purposes. Further knowledge of these mechanisms is thus fundamental to promote effective C sequestration practices in terrestrial sinks, as recognized by Article 3.4 of the Kyoto Protocol. In a long-term experiment established in the early 1960s in north-eastern Italy, we used a combination of physical fractionation and chemical extraction techniques aiming to isolate homogeneous pools of SOC. In particular we wet-sieved large macroaggregates into three aggregate-size classes (2000-250 μm, 250-53 μm and <53 μm) in contrasting soils (clay, sandy and peaty) fertilized with manure or mineral fertilizers. We analyzed the organic (OC) and humic (HC) carbon of each aggregate fraction, the molecular weight of the humic substances (HS) extracted, the HS functional groups by NMR and DRIFT spectroscopy and the porosity of the different aggregate fraction by MIP (Mercury Intrusion Porosimetry). The aims were to evaluate the protection processes in the different SOC pools isolated analyzing the effect of the different fertilization types on the aggregates, the organic matter distribution and to investigate the composition and role of HC as binding agent. The thesis is structured in four chapters. The first chapter is a review on the SOC topic, its protection processes and the analytical methods for its study. The second chapter focuses on aggregate distribution, OC, HC, HS gel filtration and the rule of HC as persisting binding agent. The third chapter had a qualitative description of C functional groups (NMR-DRIFT) in HS extracts from the different aggregate fractions. The final chapter had the correlation between the porosity of the different aggregate fractions and the different parameters measured in chapter II and III.

Abstract (italiano)

I meccanismi di protezione del carbonio organico del suolo rappresentano un argomento di grande attualità poiché, attraverso di essi, si esplica l'azione di carbon sink indicata nelle politiche volte alla mitigazione dell'effetto serra. Una maggior conoscenza di questi processi è quindi fondamentale per promuovere strategie di sequestro efficaci, così come previsto dall'articolo 3.4 del protocollo di Kyoto. Per realizzare lo studio è stato effettuato,a partire da macroaggregati prelevati da una prova di lungo periodo, un frazionamento degli aggregati stabili all'acqua con l'obiettivo di isolare dei pool di carbonio omogenei e riconducibili a specifici meccanismi di stabilizzazione. Sono stati frazionati in questo modo differenti suoli (argilloso, torboso e sabbioso) trattati con letame e con fertilizzanti minerali, ottenendo tre classi di aggregati (2000-250 μm, 250-53 μm and <53 μm). È stato quindi determinato, per i diversi aggregati, il carbonio organico (OC) e umico (HC), le frazioni umiche a diverso peso molecolare (HS), i gruppi funzionali presenti nelle sostanze umiche (spettroscopia NMR e DRIFT) e la porosità degli aggregati (porosimetria a intrusione di mercurio MIP). L'obiettivo è stato quello di valutare l'effetto delle differenti tesi sull'aggregazione e sulla distribuzione del carbonio organico, nonché valutare il ruolo delle sostanze umiche quali agenti leganti persistenti. Più in generale si è cercato di studiare quali meccanismi di protezione governano le diverse frazioni di aggregati. La tesi è stata strutturata in quattro capitoli; il primo capitolo è una review sul carbonio organico del suolo, i suoi meccanismi di protezione e le relative tecniche di analisi. Il secondo capitolo è dedicato alla distribuzione del carbonio organico e umico negli aggregati, delle frazioni umiche a diverso peso molecolare nonché del ruolo del carbonio umico come agente legante persistente. Il terzo capito è incentrato sull'analisi qualitativa degli estratti umici dei diversi aggregati sulla base dei gruppi funzionali rilevati dall'analisi NMR e DRIFT. Il quarto capitolo analizza le correlazioni fra la porosità dei diversi aggregati e le caratteristiche quali-quantitative del carbonio umico.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Morari, Francesco
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 22 > Scuole per il 22simo ciclo > SCIENZE DELLE PRODUZIONI VEGETALI > AGRONOMIA AMBIENTALE
Data di deposito della tesi:NON SPECIFICATO
Anno di Pubblicazione:27 Gennaio 2010
Parole chiave (italiano / inglese):SOC, carbon sink, farmyard manure, mineral, protection, humic, NMR, DRIFT, organic carbon, aggregates,
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 07 - Scienze agrarie e veterinarie > AGR/02 Agronomia e coltivazioni erbacee
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali
Codice ID:2529
Depositato il:29 Set 2010 11:59
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