IMPACT4SOIL OpenAire Datacite Bielefeld Academic Search Engine (BASE) UnpayWall DOAJ Crossref Microsoft Academic Graph Europe PubMed Central PubMed Central PLOS ONE Open Access 2015-10-14 Open AccessHigh grazing intensity and wide-spread woody encroachment may strongly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) pools. However, the direction and quantity of these changes have rarely been quantified in East African savanna ecosystem. As shifts in soil C and N pools might further potentially influence climate change mitigation, we quantified and compared soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) content in enclosures and communal grazing lands across varying woody cover i.e. woody encroachment levels. Estimated mean SOC and TSN stocks at 0-40 cm depth varied across grazing regimes and among woody encroachment levels. The open grazing land at the heavily encroached site on sandy loam soil contained the least SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) and TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1) while the enclosure at the least encroached site on sandy clay soil had the greatest mean SOC (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) and TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). Soil OC and TSN did not differ with grazing exclusion at heavily encroached sites, but were twice as high inside enclosure compared to open grazing soils at low encroached sites. Mean SOC and TSN in soils of 0-20 cm depth were up to 120% higher than that of the 21-40 cm soil layer. Soil OC was positively related to TSN, cation exchange capacity (CEC), but negatively related to sand content. Our results show that soil OC and TSN stocks are affected by grazing, but the magnitude is largely influenced by woody encroachment and soil texture. We suggest that improving the herbaceous layer cover through a reduction in grazing and woody encroachment restriction are the key strategies for reducing SOC and TSN losses and, hence, for climate change mitigation in semi-arid rangelands. Open AccessHigh grazing intensity and wide-spread woody encroachment may strongly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) pools. However, the direction and quantity of these changes have rarely been quantified in East African savanna ecosystem. As shifts in soil C and N pools might further potentially influence climate change mitigation, we quantified and compared soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) content in enclosures and communal grazing lands across varying woody cover i.e. woody encroachment levels. Estimated mean SOC and TSN stocks at 0-40 cm depth varied across grazing regimes and among woody encroachment levels. The open grazing land at the heavily encroached site on sandy loam soil contained the least SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) and TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1) while the enclosure at the least encroached site on sandy clay soil had the greatest mean SOC (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) and TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). Soil OC and TSN did not differ with grazing exclusion at heavily encroached sites, but were twice as high inside enclosure compared to open grazing soils at low encroached sites. Mean SOC and TSN in soils of 0-20 cm depth were up to 120% higher than that of the 21-40 cm soil layer. Soil OC was positively related to TSN, cation exchange capacity (CEC), but negatively related to sand content. Our results show that soil OC and TSN stocks are affected by grazing, but the magnitude is largely influenced by woody encroachment and soil texture. We suggest that improving the herbaceous layer cover through a reduction in grazing and woody encroachment restriction are the key strategies for reducing SOC and TSN losses and, hence, for climate change mitigation in semi-arid rangelands. La alta intensidad de pastoreo y la invasión leñosa generalizada pueden alterar en gran medida las reservas de carbono (C) y nitrógeno (N) del suelo. Sin embargo, la dirección y la cantidad de estos cambios rara vez se han cuantificado en el ecosistema de la sabana de África Oriental. Dado que los cambios en las reservas de C y N del suelo podrían influir potencialmente en la mitigación del cambio climático, cuantificamos y comparamos el contenido de carbono orgánico del suelo (SOC) y nitrógeno total del suelo (TSN) en recintos y tierras de pastoreo comunales a través de una cobertura leñosa variable, es decir, niveles de invasión leñosa. Las poblaciones medias estimadas de SOC y TSN a 0-40 cm de profundidad variaron entre los regímenes de pastoreo y entre los niveles de invasión leñosa. La tierra de pastoreo abierta en el sitio fuertemente invadido en suelo franco arenoso contenía el menor SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) y TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1), mientras que el recinto en el sitio menos invadido en suelo arcillo arenoso tenía el mayor SOC medio (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) y TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). El OC del suelo y el TSN no difirieron con la exclusión del pastoreo en sitios muy invadidos, pero fueron dos veces más altos dentro del recinto en comparación con los suelos de pastoreo abiertos en sitios poco invadidos. La media de SOC y TSN en suelos de 0-20 cm de profundidad fue hasta un 120% superior a la de la capa de suelo de 21-40 cm. El OC del suelo se relacionó positivamente con TSN, capacidad de intercambio catiónico (CEC), pero se relacionó negativamente con el contenido de arena. Nuestros resultados muestran que las poblaciones de OC y TSN del suelo se ven afectadas por el pastoreo, pero la magnitud está influenciada en gran medida por la invasión leñosa y la textura del suelo. Sugerimos que la mejora de la cobertura de la capa herbácea a través de una reducción en el pastoreo y la restricción de la invasión leñosa son las estrategias clave para reducir las pérdidas de SOC y TSN y, por lo tanto, para la mitigación del cambio climático en pastizales semiáridos. Open AccessHigh grazing intensity and wide-spread woody encroachment may strongly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) pools. However, the direction and quantity of these changes have rarely been quantified in East African savanna ecosystem. As shifts in soil C and N pools might further potentially influence climate change mitigation, we quantified and compared soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) content in enclosures and communal grazing lands across varying woody cover i.e. woody encroachment levels. Estimated mean SOC and TSN stocks at 0-40 cm depth varied across grazing regimes and among woody encroachment levels. The open grazing land at the heavily encroached site on sandy loam soil contained the least SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) and TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1) while the enclosure at the least encroached site on sandy clay soil had the greatest mean SOC (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) and TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). Soil OC and TSN did not differ with grazing exclusion at heavily encroached sites, but were twice as high inside enclosure compared to open grazing soils at low encroached sites. Mean SOC and TSN in soils of 0-20 cm depth were up to 120% higher than that of the 21-40 cm soil layer. Soil OC was positively related to TSN, cation exchange capacity (CEC), but negatively related to sand content. Our results show that soil OC and TSN stocks are affected by grazing, but the magnitude is largely influenced by woody encroachment and soil texture. We suggest that improving the herbaceous layer cover through a reduction in grazing and woody encroachment restriction are the key strategies for reducing SOC and TSN losses and, hence, for climate change mitigation in semi-arid rangelands. La alta intensidad de pastoreo y la invasión leñosa generalizada pueden alterar en gran medida las reservas de carbono (C) y nitrógeno (N) del suelo. Sin embargo, la dirección y la cantidad de estos cambios rara vez se han cuantificado en el ecosistema de la sabana de África Oriental. Dado que los cambios en las reservas de C y N del suelo podrían influir potencialmente en la mitigación del cambio climático, cuantificamos y comparamos el contenido de carbono orgánico del suelo (SOC) y nitrógeno total del suelo (TSN) en recintos y tierras de pastoreo comunales a través de una cobertura leñosa variable, es decir, niveles de invasión leñosa. Las poblaciones medias estimadas de SOC y TSN a 0-40 cm de profundidad variaron entre los regímenes de pastoreo y entre los niveles de invasión leñosa. La tierra de pastoreo abierta en el sitio fuertemente invadido en suelo franco arenoso contenía el menor SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) y TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1), mientras que el recinto en el sitio menos invadido en suelo arcillo arenoso tenía el mayor SOC medio (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) y TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). El OC del suelo y el TSN no difirieron con la exclusión del pastoreo en sitios muy invadidos, pero fueron dos veces más altos dentro del recinto en comparación con los suelos de pastoreo abiertos en sitios poco invadidos. La media de SOC y TSN en suelos de 0-20 cm de profundidad fue hasta un 120% superior a la de la capa de suelo de 21-40 cm. El OC del suelo se relacionó positivamente con TSN, capacidad de intercambio catiónico (CEC), pero se relacionó negativamente con el contenido de arena. Nuestros resultados muestran que las poblaciones de OC y TSN del suelo se ven afectadas por el pastoreo, pero la magnitud está influenciada en gran medida por la invasión leñosa y la textura del suelo. Sugerimos que la mejora de la cobertura de la capa herbácea a través de una reducción en el pastoreo y la restricción de la invasión leñosa son las estrategias clave para reducir las pérdidas de SOC y TSN y, por lo tanto, para la mitigación del cambio climático en pastizales semiáridos. قد تؤدي كثافة الرعي العالية والتعدي الخشبي الواسع الانتشار إلى تغيير برك كربون التربة (C) والنيتروجين (N) بقوة. ومع ذلك، نادرًا ما تم تحديد اتجاه وكمية هذه التغييرات في النظام البيئي لسافانا شرق إفريقيا. نظرًا لأن التحولات في مجمعات التربة C و N قد تؤثر بشكل أكبر على التخفيف من تغير المناخ، فقد قمنا بقياس ومقارنة محتوى الكربون العضوي في التربة (SOC) وإجمالي نيتروجين التربة (TSN) في العبوات وأراضي الرعي المجتمعية عبر الغطاء الخشبي المتفاوت، أي مستويات التعدي الخشبي. تفاوت متوسط مخزون الكربون العضوي في التربة ومخزونات المواد السامة عند عمق 0-40 سم عبر أنظمة الرعي وبين مستويات التعدي الخشبي. احتوت أراضي الرعي المفتوحة في الموقع الذي تم التعدي عليه بشدة على التربة الطميية الرملية على أقل مخزون من الكربون العضوي في التربة (30 ± 2.1 ملغ هكتار -1) و TSN (5 ± 0.57 ملغ هكتار -1) في حين أن الغلاف في الموقع الأقل تعديًا على التربة الطينية الرملية كان له أكبر متوسط مخزون من الكربون العضوي في التربة (81.0 ± 10.6 ملغ هكتار -1) و TSN (9.2 ± 1.48 ملغ هكتار -1). لم يختلف أوك التربة و تسن مع استبعاد الرعي في المواقع التي تم التعدي عليها بشكل كبير، ولكن كانت أعلى مرتين داخل الضميمة مقارنة بالتربة الرعوية المفتوحة في المواقع التي تم التعدي عليها بشكل منخفض. كان متوسط مخزون الكربون العضوي في التربة وشبكة أمان التربة في التربة التي يبلغ عمقها 0-20 سم أعلى بنسبة 120 ٪ من طبقة التربة التي تبلغ 21-40 سم. كان OC التربة مرتبطًا بشكل إيجابي بـ TSN، وقدرة التبادل الكاتيوني (CEC)، ولكنه كان مرتبطًا سلبًا بمحتوى الرمل. تُظهر نتائجنا أن مخزونات التربة من أو سي و تي إس إن تتأثر بالرعي، لكن الحجم يتأثر إلى حد كبير بالتعدي الخشبي وملمس التربة. نقترح أن تحسين غطاء الطبقة العشبية من خلال الحد من قيود الرعي والتعدي على الأخشاب هي الاستراتيجيات الرئيسية للحد من خسائر مخزون الكربون العضوي في التربة وشبكة سلامة التربة، وبالتالي التخفيف من آثار تغير المناخ في المراعي شبه القاحلة. Open AccessHigh grazing intensity and wide-spread woody encroachment may strongly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) pools. However, the direction and quantity of these changes have rarely been quantified in East African savanna ecosystem. As shifts in soil C and N pools might further potentially influence climate change mitigation, we quantified and compared soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) content in enclosures and communal grazing lands across varying woody cover i.e. woody encroachment levels. Estimated mean SOC and TSN stocks at 0-40 cm depth varied across grazing regimes and among woody encroachment levels. The open grazing land at the heavily encroached site on sandy loam soil contained the least SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) and TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1) while the enclosure at the least encroached site on sandy clay soil had the greatest mean SOC (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) and TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). Soil OC and TSN did not differ with grazing exclusion at heavily encroached sites, but were twice as high inside enclosure compared to open grazing soils at low encroached sites. Mean SOC and TSN in soils of 0-20 cm depth were up to 120% higher than that of the 21-40 cm soil layer. Soil OC was positively related to TSN, cation exchange capacity (CEC), but negatively related to sand content. Our results show that soil OC and TSN stocks are affected by grazing, but the magnitude is largely influenced by woody encroachment and soil texture. We suggest that improving the herbaceous layer cover through a reduction in grazing and woody encroachment restriction are the key strategies for reducing SOC and TSN losses and, hence, for climate change mitigation in semi-arid rangelands. La alta intensidad de pastoreo y la invasión leñosa generalizada pueden alterar en gran medida las reservas de carbono (C) y nitrógeno (N) del suelo. Sin embargo, la dirección y la cantidad de estos cambios rara vez se han cuantificado en el ecosistema de la sabana de África Oriental. Dado que los cambios en las reservas de C y N del suelo podrían influir potencialmente en la mitigación del cambio climático, cuantificamos y comparamos el contenido de carbono orgánico del suelo (SOC) y nitrógeno total del suelo (TSN) en recintos y tierras de pastoreo comunales a través de una cobertura leñosa variable, es decir, niveles de invasión leñosa. Las poblaciones medias estimadas de SOC y TSN a 0-40 cm de profundidad variaron entre los regímenes de pastoreo y entre los niveles de invasión leñosa. La tierra de pastoreo abierta en el sitio fuertemente invadido en suelo franco arenoso contenía el menor SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) y TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1), mientras que el recinto en el sitio menos invadido en suelo arcillo arenoso tenía el mayor SOC medio (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) y TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). El OC del suelo y el TSN no difirieron con la exclusión del pastoreo en sitios muy invadidos, pero fueron dos veces más altos dentro del recinto en comparación con los suelos de pastoreo abiertos en sitios poco invadidos. La media de SOC y TSN en suelos de 0-20 cm de profundidad fue hasta un 120% superior a la de la capa de suelo de 21-40 cm. El OC del suelo se relacionó positivamente con TSN, capacidad de intercambio catiónico (CEC), pero se relacionó negativamente con el contenido de arena. Nuestros resultados muestran que las poblaciones de OC y TSN del suelo se ven afectadas por el pastoreo, pero la magnitud está influenciada en gran medida por la invasión leñosa y la textura del suelo. Sugerimos que la mejora de la cobertura de la capa herbácea a través de una reducción en el pastoreo y la restricción de la invasión leñosa son las estrategias clave para reducir las pérdidas de SOC y TSN y, por lo tanto, para la mitigación del cambio climático en pastizales semiáridos. قد تؤدي كثافة الرعي العالية والتعدي الخشبي الواسع الانتشار إلى تغيير برك كربون التربة (C) والنيتروجين (N) بقوة. ومع ذلك، نادرًا ما تم تحديد اتجاه وكمية هذه التغييرات في النظام البيئي لسافانا شرق إفريقيا. نظرًا لأن التحولات في مجمعات التربة C و N قد تؤثر بشكل أكبر على التخفيف من تغير المناخ، فقد قمنا بقياس ومقارنة محتوى الكربون العضوي في التربة (SOC) وإجمالي نيتروجين التربة (TSN) في العبوات وأراضي الرعي المجتمعية عبر الغطاء الخشبي المتفاوت، أي مستويات التعدي الخشبي. تفاوت متوسط مخزون الكربون العضوي في التربة ومخزونات المواد السامة عند عمق 0-40 سم عبر أنظمة الرعي وبين مستويات التعدي الخشبي. احتوت أراضي الرعي المفتوحة في الموقع الذي تم التعدي عليه بشدة على التربة الطميية الرملية على أقل مخزون من الكربون العضوي في التربة (30 ± 2.1 ملغ هكتار -1) و TSN (5 ± 0.57 ملغ هكتار -1) في حين أن الغلاف في الموقع الأقل تعديًا على التربة الطينية الرملية كان له أكبر متوسط مخزون من الكربون العضوي في التربة (81.0 ± 10.6 ملغ هكتار -1) و TSN (9.2 ± 1.48 ملغ هكتار -1). لم يختلف أوك التربة و تسن مع استبعاد الرعي في المواقع التي تم التعدي عليها بشكل كبير، ولكن كانت أعلى مرتين داخل الضميمة مقارنة بالتربة الرعوية المفتوحة في المواقع التي تم التعدي عليها بشكل منخفض. كان متوسط مخزون الكربون العضوي في التربة وشبكة أمان التربة في التربة التي يبلغ عمقها 0-20 سم أعلى بنسبة 120 ٪ من طبقة التربة التي تبلغ 21-40 سم. كان OC التربة مرتبطًا بشكل إيجابي بـ TSN، وقدرة التبادل الكاتيوني (CEC)، ولكنه كان مرتبطًا سلبًا بمحتوى الرمل. تُظهر نتائجنا أن مخزونات التربة من أو سي و تي إس إن تتأثر بالرعي، لكن الحجم يتأثر إلى حد كبير بالتعدي الخشبي وملمس التربة. نقترح أن تحسين غطاء الطبقة العشبية من خلال الحد من قيود الرعي والتعدي على الأخشاب هي الاستراتيجيات الرئيسية للحد من خسائر مخزون الكربون العضوي في التربة وشبكة سلامة التربة، وبالتالي التخفيف من آثار تغير المناخ في المراعي شبه القاحلة. Une intensité de pâturage élevée et un empiétement ligneux généralisé peuvent fortement altérer les bassins de carbone (C) et d'azote (N) du sol. Cependant, l'orientation et la quantité de ces changements ont rarement été quantifiées dans l'écosystème de la savane d'Afrique de l'Est. Comme les changements dans les bassins de C et N du sol pourraient influencer davantage l'atténuation du changement climatique, nous avons quantifié et comparé la teneur en carbone organique du sol (SOC) et en azote total du sol (TSN) dans les enceintes et les pâturages communautaires à travers diverses couvertures ligneuses, c'est-à-dire les niveaux d'empiétement ligneux. Les stocks moyens estimés de COS et de TSN à une profondeur de 0 à 40 cm variaient selon les régimes de pâturage et selon les niveaux d'empiétement ligneux. Les pâturages ouverts du site fortement empiété sur le sol limoneux sablonneux contenaient le moins de SOC (30 ± 2,1 Mg ha-1) et de TSN (5 ± 0,57 Mg ha-1) tandis que l'enceinte du site le moins empiété sur le sol argileux sablonneux avait le plus de SOC moyen (81,0 ± 10,6 Mg ha-1) et de TSN (9,2 ± 1,48 Mg ha-1). L'OC et le TSN du sol ne différaient pas avec l'exclusion du pâturage sur les sites fortement empiétés, mais étaient deux fois plus élevés à l'intérieur de l'enceinte par rapport aux sols de pâturage ouverts sur les sites faiblement empiétés. Le SOC et le TSN moyens dans les sols de 0-20 cm de profondeur étaient jusqu'à 120% plus élevés que ceux de la couche de sol de 21-40 cm. Le CO du sol était positivement lié au TSN, à la capacité d'échange cationique (CEC), mais négativement lié à la teneur en sable. Nos résultats montrent que les stocks de CO et de TSN du sol sont affectés par le pâturage, mais l'ampleur est largement influencée par l'empiètement ligneux et la texture du sol. Nous suggérons que l'amélioration de la couverture de la couche herbacée par une réduction du pâturage et la restriction de l'empiètement ligneux sont les stratégies clés pour réduire les pertes de COS et de TSN et, par conséquent, pour atténuer le changement climatique dans les parcours semi-arides. Cation-exchange capacity 01 natural sciences nitrogen Agricultural and Biological Sciences Soil Biodiversity Conservation and Ecosystem Management Soil water Rangeland Degradation and Pastoral Livelihoods 2. Zero hunger Ecology Q R Life Sciences 04 agricultural and veterinary sciences Wood Soil carbon Droughts Grazing climate change Physical Sciences Medicine Rangeland Research Article Conservation of Natural Resources Nitrogen Science Plant Development Soil Science Management, Monitoring, Policy and Law Environmental science soil savannas Animals grazing Agroforestry Woody plant Soil Carbon Sequestration Biology Ecosystem Nature and Landscape Conservation 0105 earth and related environmental sciences ecosystem Soil science Soil Fertility carbon Research Subject Categories::NATURAL SCIENCES Feeding Behavior 15. Life on land Carbon Loam Agronomy 13. Climate action FOS: Biological sciences Environmental Science 0401 agriculture, forestry, and fisheries Soil Carbon Dynamics and Nutrient Cycling in Ecosystems Hasen M. Yusuf, Anna C. Treydte, J. Sauerborn, 2015-10-13 journalpaper Open AccessHigh grazing intensity and wide-spread woody encroachment may strongly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) pools. However, the direction and quantity of these changes have rarely been quantified in East African savanna ecosystem. As shifts in soil C and N pools might further potentially influence climate change mitigation, we quantified and compared soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) content in enclosures and communal grazing lands across varying woody cover i.e. woody encroachment levels. Estimated mean SOC and TSN stocks at 0-40 cm depth varied across grazing regimes and among woody encroachment levels. The open grazing land at the heavily encroached site on sandy loam soil contained the least SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) and TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1) while the enclosure at the least encroached site on sandy clay soil had the greatest mean SOC (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) and TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). Soil OC and TSN did not differ with grazing exclusion at heavily encroached sites, but were twice as high inside enclosure compared to open grazing soils at low encroached sites. Mean SOC and TSN in soils of 0-20 cm depth were up to 120% higher than that of the 21-40 cm soil layer. Soil OC was positively related to TSN, cation exchange capacity (CEC), but negatively related to sand content. Our results show that soil OC and TSN stocks are affected by grazing, but the magnitude is largely influenced by woody encroachment and soil texture. We suggest that improving the herbaceous layer cover through a reduction in grazing and woody encroachment restriction are the key strategies for reducing SOC and TSN losses and, hence, for climate change mitigation in semi-arid rangelands. Open AccessHigh grazing intensity and wide-spread woody encroachment may strongly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) pools. However, the direction and quantity of these changes have rarely been quantified in East African savanna ecosystem. As shifts in soil C and N pools might further potentially influence climate change mitigation, we quantified and compared soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) content in enclosures and communal grazing lands across varying woody cover i.e. woody encroachment levels. Estimated mean SOC and TSN stocks at 0-40 cm depth varied across grazing regimes and among woody encroachment levels. The open grazing land at the heavily encroached site on sandy loam soil contained the least SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) and TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1) while the enclosure at the least encroached site on sandy clay soil had the greatest mean SOC (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) and TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). Soil OC and TSN did not differ with grazing exclusion at heavily encroached sites, but were twice as high inside enclosure compared to open grazing soils at low encroached sites. Mean SOC and TSN in soils of 0-20 cm depth were up to 120% higher than that of the 21-40 cm soil layer. Soil OC was positively related to TSN, cation exchange capacity (CEC), but negatively related to sand content. Our results show that soil OC and TSN stocks are affected by grazing, but the magnitude is largely influenced by woody encroachment and soil texture. We suggest that improving the herbaceous layer cover through a reduction in grazing and woody encroachment restriction are the key strategies for reducing SOC and TSN losses and, hence, for climate change mitigation in semi-arid rangelands. La alta intensidad de pastoreo y la invasión leñosa generalizada pueden alterar en gran medida las reservas de carbono (C) y nitrógeno (N) del suelo. Sin embargo, la dirección y la cantidad de estos cambios rara vez se han cuantificado en el ecosistema de la sabana de África Oriental. Dado que los cambios en las reservas de C y N del suelo podrían influir potencialmente en la mitigación del cambio climático, cuantificamos y comparamos el contenido de carbono orgánico del suelo (SOC) y nitrógeno total del suelo (TSN) en recintos y tierras de pastoreo comunales a través de una cobertura leñosa variable, es decir, niveles de invasión leñosa. Las poblaciones medias estimadas de SOC y TSN a 0-40 cm de profundidad variaron entre los regímenes de pastoreo y entre los niveles de invasión leñosa. La tierra de pastoreo abierta en el sitio fuertemente invadido en suelo franco arenoso contenía el menor SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) y TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1), mientras que el recinto en el sitio menos invadido en suelo arcillo arenoso tenía el mayor SOC medio (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) y TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). El OC del suelo y el TSN no difirieron con la exclusión del pastoreo en sitios muy invadidos, pero fueron dos veces más altos dentro del recinto en comparación con los suelos de pastoreo abiertos en sitios poco invadidos. La media de SOC y TSN en suelos de 0-20 cm de profundidad fue hasta un 120% superior a la de la capa de suelo de 21-40 cm. El OC del suelo se relacionó positivamente con TSN, capacidad de intercambio catiónico (CEC), pero se relacionó negativamente con el contenido de arena. Nuestros resultados muestran que las poblaciones de OC y TSN del suelo se ven afectadas por el pastoreo, pero la magnitud está influenciada en gran medida por la invasión leñosa y la textura del suelo. Sugerimos que la mejora de la cobertura de la capa herbácea a través de una reducción en el pastoreo y la restricción de la invasión leñosa son las estrategias clave para reducir las pérdidas de SOC y TSN y, por lo tanto, para la mitigación del cambio climático en pastizales semiáridos. Open AccessHigh grazing intensity and wide-spread woody encroachment may strongly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) pools. However, the direction and quantity of these changes have rarely been quantified in East African savanna ecosystem. As shifts in soil C and N pools might further potentially influence climate change mitigation, we quantified and compared soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) content in enclosures and communal grazing lands across varying woody cover i.e. woody encroachment levels. Estimated mean SOC and TSN stocks at 0-40 cm depth varied across grazing regimes and among woody encroachment levels. The open grazing land at the heavily encroached site on sandy loam soil contained the least SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) and TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1) while the enclosure at the least encroached site on sandy clay soil had the greatest mean SOC (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) and TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). Soil OC and TSN did not differ with grazing exclusion at heavily encroached sites, but were twice as high inside enclosure compared to open grazing soils at low encroached sites. Mean SOC and TSN in soils of 0-20 cm depth were up to 120% higher than that of the 21-40 cm soil layer. Soil OC was positively related to TSN, cation exchange capacity (CEC), but negatively related to sand content. Our results show that soil OC and TSN stocks are affected by grazing, but the magnitude is largely influenced by woody encroachment and soil texture. We suggest that improving the herbaceous layer cover through a reduction in grazing and woody encroachment restriction are the key strategies for reducing SOC and TSN losses and, hence, for climate change mitigation in semi-arid rangelands. La alta intensidad de pastoreo y la invasión leñosa generalizada pueden alterar en gran medida las reservas de carbono (C) y nitrógeno (N) del suelo. Sin embargo, la dirección y la cantidad de estos cambios rara vez se han cuantificado en el ecosistema de la sabana de África Oriental. Dado que los cambios en las reservas de C y N del suelo podrían influir potencialmente en la mitigación del cambio climático, cuantificamos y comparamos el contenido de carbono orgánico del suelo (SOC) y nitrógeno total del suelo (TSN) en recintos y tierras de pastoreo comunales a través de una cobertura leñosa variable, es decir, niveles de invasión leñosa. Las poblaciones medias estimadas de SOC y TSN a 0-40 cm de profundidad variaron entre los regímenes de pastoreo y entre los niveles de invasión leñosa. La tierra de pastoreo abierta en el sitio fuertemente invadido en suelo franco arenoso contenía el menor SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) y TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1), mientras que el recinto en el sitio menos invadido en suelo arcillo arenoso tenía el mayor SOC medio (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) y TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). El OC del suelo y el TSN no difirieron con la exclusión del pastoreo en sitios muy invadidos, pero fueron dos veces más altos dentro del recinto en comparación con los suelos de pastoreo abiertos en sitios poco invadidos. La media de SOC y TSN en suelos de 0-20 cm de profundidad fue hasta un 120% superior a la de la capa de suelo de 21-40 cm. El OC del suelo se relacionó positivamente con TSN, capacidad de intercambio catiónico (CEC), pero se relacionó negativamente con el contenido de arena. Nuestros resultados muestran que las poblaciones de OC y TSN del suelo se ven afectadas por el pastoreo, pero la magnitud está influenciada en gran medida por la invasión leñosa y la textura del suelo. Sugerimos que la mejora de la cobertura de la capa herbácea a través de una reducción en el pastoreo y la restricción de la invasión leñosa son las estrategias clave para reducir las pérdidas de SOC y TSN y, por lo tanto, para la mitigación del cambio climático en pastizales semiáridos. قد تؤدي كثافة الرعي العالية والتعدي الخشبي الواسع الانتشار إلى تغيير برك كربون التربة (C) والنيتروجين (N) بقوة. ومع ذلك، نادرًا ما تم تحديد اتجاه وكمية هذه التغييرات في النظام البيئي لسافانا شرق إفريقيا. نظرًا لأن التحولات في مجمعات التربة C و N قد تؤثر بشكل أكبر على التخفيف من تغير المناخ، فقد قمنا بقياس ومقارنة محتوى الكربون العضوي في التربة (SOC) وإجمالي نيتروجين التربة (TSN) في العبوات وأراضي الرعي المجتمعية عبر الغطاء الخشبي المتفاوت، أي مستويات التعدي الخشبي. تفاوت متوسط مخزون الكربون العضوي في التربة ومخزونات المواد السامة عند عمق 0-40 سم عبر أنظمة الرعي وبين مستويات التعدي الخشبي. احتوت أراضي الرعي المفتوحة في الموقع الذي تم التعدي عليه بشدة على التربة الطميية الرملية على أقل مخزون من الكربون العضوي في التربة (30 ± 2.1 ملغ هكتار -1) و TSN (5 ± 0.57 ملغ هكتار -1) في حين أن الغلاف في الموقع الأقل تعديًا على التربة الطينية الرملية كان له أكبر متوسط مخزون من الكربون العضوي في التربة (81.0 ± 10.6 ملغ هكتار -1) و TSN (9.2 ± 1.48 ملغ هكتار -1). لم يختلف أوك التربة و تسن مع استبعاد الرعي في المواقع التي تم التعدي عليها بشكل كبير، ولكن كانت أعلى مرتين داخل الضميمة مقارنة بالتربة الرعوية المفتوحة في المواقع التي تم التعدي عليها بشكل منخفض. كان متوسط مخزون الكربون العضوي في التربة وشبكة أمان التربة في التربة التي يبلغ عمقها 0-20 سم أعلى بنسبة 120 ٪ من طبقة التربة التي تبلغ 21-40 سم. كان OC التربة مرتبطًا بشكل إيجابي بـ TSN، وقدرة التبادل الكاتيوني (CEC)، ولكنه كان مرتبطًا سلبًا بمحتوى الرمل. تُظهر نتائجنا أن مخزونات التربة من أو سي و تي إس إن تتأثر بالرعي، لكن الحجم يتأثر إلى حد كبير بالتعدي الخشبي وملمس التربة. نقترح أن تحسين غطاء الطبقة العشبية من خلال الحد من قيود الرعي والتعدي على الأخشاب هي الاستراتيجيات الرئيسية للحد من خسائر مخزون الكربون العضوي في التربة وشبكة سلامة التربة، وبالتالي التخفيف من آثار تغير المناخ في المراعي شبه القاحلة. Open AccessHigh grazing intensity and wide-spread woody encroachment may strongly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) pools. However, the direction and quantity of these changes have rarely been quantified in East African savanna ecosystem. As shifts in soil C and N pools might further potentially influence climate change mitigation, we quantified and compared soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) content in enclosures and communal grazing lands across varying woody cover i.e. woody encroachment levels. Estimated mean SOC and TSN stocks at 0-40 cm depth varied across grazing regimes and among woody encroachment levels. The open grazing land at the heavily encroached site on sandy loam soil contained the least SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) and TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1) while the enclosure at the least encroached site on sandy clay soil had the greatest mean SOC (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) and TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). Soil OC and TSN did not differ with grazing exclusion at heavily encroached sites, but were twice as high inside enclosure compared to open grazing soils at low encroached sites. Mean SOC and TSN in soils of 0-20 cm depth were up to 120% higher than that of the 21-40 cm soil layer. Soil OC was positively related to TSN, cation exchange capacity (CEC), but negatively related to sand content. Our results show that soil OC and TSN stocks are affected by grazing, but the magnitude is largely influenced by woody encroachment and soil texture. We suggest that improving the herbaceous layer cover through a reduction in grazing and woody encroachment restriction are the key strategies for reducing SOC and TSN losses and, hence, for climate change mitigation in semi-arid rangelands. La alta intensidad de pastoreo y la invasión leñosa generalizada pueden alterar en gran medida las reservas de carbono (C) y nitrógeno (N) del suelo. Sin embargo, la dirección y la cantidad de estos cambios rara vez se han cuantificado en el ecosistema de la sabana de África Oriental. Dado que los cambios en las reservas de C y N del suelo podrían influir potencialmente en la mitigación del cambio climático, cuantificamos y comparamos el contenido de carbono orgánico del suelo (SOC) y nitrógeno total del suelo (TSN) en recintos y tierras de pastoreo comunales a través de una cobertura leñosa variable, es decir, niveles de invasión leñosa. Las poblaciones medias estimadas de SOC y TSN a 0-40 cm de profundidad variaron entre los regímenes de pastoreo y entre los niveles de invasión leñosa. La tierra de pastoreo abierta en el sitio fuertemente invadido en suelo franco arenoso contenía el menor SOC (30 ± 2.1 Mg ha-1) y TSN (5 ± 0.57 Mg ha-1), mientras que el recinto en el sitio menos invadido en suelo arcillo arenoso tenía el mayor SOC medio (81.0 ± 10.6 Mg ha-1) y TSN (9.2 ± 1.48 Mg ha-1). El OC del suelo y el TSN no difirieron con la exclusión del pastoreo en sitios muy invadidos, pero fueron dos veces más altos dentro del recinto en comparación con los suelos de pastoreo abiertos en sitios poco invadidos. La media de SOC y TSN en suelos de 0-20 cm de profundidad fue hasta un 120% superior a la de la capa de suelo de 21-40 cm. El OC del suelo se relacionó positivamente con TSN, capacidad de intercambio catiónico (CEC), pero se relacionó negativamente con el contenido de arena. Nuestros resultados muestran que las poblaciones de OC y TSN del suelo se ven afectadas por el pastoreo, pero la magnitud está influenciada en gran medida por la invasión leñosa y la textura del suelo. Sugerimos que la mejora de la cobertura de la capa herbácea a través de una reducción en el pastoreo y la restricción de la invasión leñosa son las estrategias clave para reducir las pérdidas de SOC y TSN y, por lo tanto, para la mitigación del cambio climático en pastizales semiáridos. قد تؤدي كثافة الرعي العالية والتعدي الخشبي الواسع الانتشار إلى تغيير برك كربون التربة (C) والنيتروجين (N) بقوة. ومع ذلك، نادرًا ما تم تحديد اتجاه وكمية هذه التغييرات في النظام البيئي لسافانا شرق إفريقيا. نظرًا لأن التحولات في مجمعات التربة C و N قد تؤثر بشكل أكبر على التخفيف من تغير المناخ، فقد قمنا بقياس ومقارنة محتوى الكربون العضوي في التربة (SOC) وإجمالي نيتروجين التربة (TSN) في العبوات وأراضي الرعي المجتمعية عبر الغطاء الخشبي المتفاوت، أي مستويات التعدي الخشبي. تفاوت متوسط مخزون الكربون العضوي في التربة ومخزونات المواد السامة عند عمق 0-40 سم عبر أنظمة الرعي وبين مستويات التعدي الخشبي. احتوت أراضي الرعي المفتوحة في الموقع الذي تم التعدي عليه بشدة على التربة الطميية الرملية على أقل مخزون من الكربون العضوي في التربة (30 ± 2.1 ملغ هكتار -1) و TSN (5 ± 0.57 ملغ هكتار -1) في حين أن الغلاف في الموقع الأقل تعديًا على التربة الطينية الرملية كان له أكبر متوسط مخزون من الكربون العضوي في التربة (81.0 ± 10.6 ملغ هكتار -1) و TSN (9.2 ± 1.48 ملغ هكتار -1). لم يختلف أوك التربة و تسن مع استبعاد الرعي في المواقع التي تم التعدي عليها بشكل كبير، ولكن كانت أعلى مرتين داخل الضميمة مقارنة بالتربة الرعوية المفتوحة في المواقع التي تم التعدي عليها بشكل منخفض. كان متوسط مخزون الكربون العضوي في التربة وشبكة أمان التربة في التربة التي يبلغ عمقها 0-20 سم أعلى بنسبة 120 ٪ من طبقة التربة التي تبلغ 21-40 سم. كان OC التربة مرتبطًا بشكل إيجابي بـ TSN، وقدرة التبادل الكاتيوني (CEC)، ولكنه كان مرتبطًا سلبًا بمحتوى الرمل. تُظهر نتائجنا أن مخزونات التربة من أو سي و تي إس إن تتأثر بالرعي، لكن الحجم يتأثر إلى حد كبير بالتعدي الخشبي وملمس التربة. نقترح أن تحسين غطاء الطبقة العشبية من خلال الحد من قيود الرعي والتعدي على الأخشاب هي الاستراتيجيات الرئيسية للحد من خسائر مخزون الكربون العضوي في التربة وشبكة سلامة التربة، وبالتالي التخفيف من آثار تغير المناخ في المراعي شبه القاحلة. Une intensité de pâturage élevée et un empiétement ligneux généralisé peuvent fortement altérer les bassins de carbone (C) et d'azote (N) du sol. Cependant, l'orientation et la quantité de ces changements ont rarement été quantifiées dans l'écosystème de la savane d'Afrique de l'Est. Comme les changements dans les bassins de C et N du sol pourraient influencer davantage l'atténuation du changement climatique, nous avons quantifié et comparé la teneur en carbone organique du sol (SOC) et en azote total du sol (TSN) dans les enceintes et les pâturages communautaires à travers diverses couvertures ligneuses, c'est-à-dire les niveaux d'empiétement ligneux. Les stocks moyens estimés de COS et de TSN à une profondeur de 0 à 40 cm variaient selon les régimes de pâturage et selon les niveaux d'empiétement ligneux. Les pâturages ouverts du site fortement empiété sur le sol limoneux sablonneux contenaient le moins de SOC (30 ± 2,1 Mg ha-1) et de TSN (5 ± 0,57 Mg ha-1) tandis que l'enceinte du site le moins empiété sur le sol argileux sablonneux avait le plus de SOC moyen (81,0 ± 10,6 Mg ha-1) et de TSN (9,2 ± 1,48 Mg ha-1). L'OC et le TSN du sol ne différaient pas avec l'exclusion du pâturage sur les sites fortement empiétés, mais étaient deux fois plus élevés à l'intérieur de l'enceinte par rapport aux sols de pâturage ouverts sur les sites faiblement empiétés. Le SOC et le TSN moyens dans les sols de 0-20 cm de profondeur étaient jusqu'à 120% plus élevés que ceux de la couche de sol de 21-40 cm. Le CO du sol était positivement lié au TSN, à la capacité d'échange cationique (CEC), mais négativement lié à la teneur en sable. Nos résultats montrent que les stocks de CO et de TSN du sol sont affectés par le pâturage, mais l'ampleur est largement influencée par l'empiètement ligneux et la texture du sol. Nous suggérons que l'amélioration de la couverture de la couche herbacée par une réduction du pâturage et la restriction de l'empiètement ligneux sont les stratégies clés pour réduire les pertes de COS et de TSN et, par conséquent, pour atténuer le changement climatique dans les parcours semi-arides. Managing Semi-Arid Rangelands For Carbon Storage: Grazing And Woody Encroachment Effects On Soil Carbon And Nitrogen 10.1371/journal.pone.0109063 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0109063