Agronomie 22 (2002) 755-775
DOI: 10.1051/agro:2002043

Soil organic matter, biota and aggregation in temperate and tropical soils - Effects of no-tillage

Johan Six^{a, b}, Christian Feller^c, Karolien Denef^b, Stephen M. Ogle^b, Joao Carlos de Moraes Sa^c and Alain Albrecht<sup>d

a</sup>  Department of Agronomy and Range Science, University of California, Davis, CA 95616, USA
^b  Natural Resource Ecology Laboratory Colorado State University, Fort Collins CO 80523, USA
^c  CENA-USP/IRD, Caixa Postal 96, 13400-970 Piracicaba, SP, Brazil
^d  ICRAF/ IRD, PO Box 30677, Nairobi, Kenya

(Received 30 October 2001; accepted 28 May 2002)

Abstract
The long-term stabilization of soil organic matter (SOM) in tropical and temperate regions is mediated by soil biota (e.g. fungi, bacteria, roots and earthworms), soil structure (e.g. aggregation) and their interactions. On average, soil C turnover was twice as fast in tropical compared with temperate regions, but no major differences were observed in SOM quality between the two regions. Probably due to the soil mineralogy dominated by 1:1 clay minerals and oxides in tropical regions, we found a higher aggregate stability, but a lower correlation between C contents and aggregate stability in tropical soils. In addition, a smaller amount of C associated with clay and silt particles was observed in tropical versus temperate soils. In both tropical and temperate soils, a general increase in C levels ( 325 113 kg C ha yr ^-1) was observed under no-tillage compared with conventional tillage. On average, in temperate soils under no-tillage, compared with conventional tillage, CH ₄ uptake ( 0.42 0.10 kg C-CH ha yr ^-1) increased and N ₂O emissions increased ( 1.95 0.45 kg N-N ₂O ha yr ^-1). These increased N ₂O emissions lead to a negative global warming potential when expressed on a CO ₂ equivalent basis.

Résumé
Matière organique du sol, activité biologique et agrégation dans les régions tempérées et intertropicales. Effet du non-labour. La stabilisation à long terme de la matière organique du sol (MOS) dans les régions tempérées et intertropicales est sous la dépendance de l'activité biologique (champignons, bactéries, macrofaune et racines), de la structure du sol (agrégation) et de leurs interactions. En moyenne, si le turnover du carbone du sol (C) est environ deux fois plus rapide en régions intertropicales qu'en régions tempérées, peu de différences apparaissent toutefois quant à la qualité de la MOS sous ces climats différents. La stabilité de l'agrégation est plus élevée pour les sols des régions intertropicales, ceci étant probablement dû à leur minéralogie dominée par des argiles de type 1:1 associés à des oxihydroxides métalliques. Toutefois, pour les sols tropicaux, la corrélation entre teneur en C et stabilité de l'agrégation est plus faible et de moindres quantités de C sont associées avec les éléments fins (argile+limon). Aussi bien sous climats tempéré que tropical et subtropical, une augmentation générale des stocks de C du sol ( 325 113 kg C ha an ^-1) est observée avec les pratiques de non labour. Pour les sols des régions tempérées, si une fixation de CH ₄ ( 0.42 0.10 kg C-CH ha an ^-1) est mesurée sous non-labour, parallèlement une émission de N ₂O est observée ( 1.95 0.45 kg N-N ₂O ha an ^-1), conduisant finalement à un bilan négatif en terme de réchauffement global exprimé en équivalents de flux de C-CO ₂.

Key words: soil carbon / aggregation / N ₂O emissions / tillage / temperate and tropical soil

Mots clés : carbone du sol / agrégation / émissions N ₂O / non-labour / régions tempérées et intertropicales

Correspondence and reprints: Johan Six
    e-mail: jwsix@ucdavis.edu

Communicated by Sylvie Recous (Laon, France), Bernard Nicolardot (Reims, France)

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