The world needs around 150 Pg of negative carbon emissions to mitigate climate change. Global soils may provide a stable, sizeable reservoir to help achieve this goal by sequestering atmospheric carbon dioxide as soil organic carbon (SOC). In turn, SOC can support healthy soils and provide a multitude of ecosystem benefits. To support SOC sequestration, researchers and policy makers must be able to precisely measure the amount of SOC in a given plot of land. SOC measurement is typically accomplished by taking soil cores selected at random from the plot under study, mixing (compositing) some of them together, and analyzing (assaying) the composited samples in a laboratory. Compositing reduces assay costs, which can be substantial. Taking samples is also costly. Given uncertainties and costs in both sampling and assay along with a desired estimation precision, there is an optimal composite size that will minimize the budget required to achieve that precision. Conversely, given a fixed budget, there is a composite size that minimizes uncertainty. In this paper, we describe and formalize sampling and assay for SOC and derive the optima for three commonly used assay methods: dry combustion in an elemental analyzer, loss-on-ignition, and mid-infrared spectroscopy. We demonstrate the utility of this approach using data from a soil survey conducted in California. We give recommendations for practice and provide software to implement our framework.


翻译:全球土壤可以通过将大气二氧化碳作为土壤有机碳(SOC)来提供一个稳定、可观的储量库,以帮助实现这一目标。反过来,SOC可以支持健康的土壤,提供多种生态系统惠益。为了支持SOC的固存,研究人员和决策者必须能够精确测量某一块土地的SOC数量。SOC测量通常通过随机从研究的地块中选取土壤岩芯、混合(合成)其中一些土壤岩芯、在实验室中分析(分析)合成样品,以及分析(分析)合成样品,从而帮助实现这一目标。合成可降低检验成本,这可能会是巨大的。采样成本也很高。鉴于采样的不确定性和成本以及预期的估算精确度,因此,在采样过程中必须有一个最佳的复合规模,以最大限度地减少实现这一精确度所需的预算。相反,如果有固定的预算,则具有一种复合规模,可以最大限度地减少不确定性。在本文中,我们描述和正式采样和测定SOC的一些样本,并得出三种常用的测定方法的选择性:在元素分析中进行干燃燃烧,并且用我们进行的一项基础性分析仪式的土壤测量,我们用一个基础性调查的系统,从我们进行了一个基础分析,从中进行土壤观测。

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