Part of the global DOC versus AOU (dissolved organic carbon/apparent oxygen utilization) data compilation, Pacific Ocean

Total organic carbon (TOC) was analyzed on four transects along 140°W in 1992 using a high temperature combustion/discrete injection (HTC/DI) analyzer. For two of the transects, the analyses were conducted on-board ship. Mixed-layer concentrations of organic carbon varied from about 80 µM C at either end of the transect (12°N and 12°S) to about 60 µM C at the equator. Total organic carbon concentrations decreased rapidly below the mixed-layer to about 38-40 µM C at 1000 m across the transect. Little variation was observed below this depth; deep water concentrations below 2000 m were virtually monotonic at about 36 µM C. Repeat measurements made on subsequent cruises consistently found the same concentrations at 1000 m or deeper, but substantial variations were observed in the mixed-layer and the upper water column above 400 m depth. Linear mixing models of total organic carbon versus sigmaT exhibited zones of organic carbon formation and consumption. TOC was found to be inversely correlated with apparent oxygen utilization (AOU) in the region between the mixed-layer and the oxygen minimum. In the mixed-layer, TOC concentrations varied seasonally. Part of the variations in TOC at the equator was driven by changes in the upwelling rate in response to variations in physical forcing related to an El Niño and to the passage of tropical instability waves. TOC export fluxes, calculated from simple box models, averaged 8±4 mmol C/m**2/day at the equator and also varied seasonally. These export fluxes account for 50-75% of the total carbon deficit and are consistent with other estimates and model predictions.

Part of the global DOC versus AOU (dissolved organic carbon/apparent oxygen utilization) data compilation, WOCE14

Total organic carbon (TOC) samples were collected at 6 stations spaced ~800 km apart in the eastern South Atlantic, from the Equator to 45°S along 9°W. Analyses were performed by high temperature catalytic oxidation (HTCO) in the base laboratory. Despite the complex advection and mixing patterns of North Atlantic and Antarctic waters with extremely different degrees of ventilation, TOC levels below 500 m are quasi-constant at 55±3 µmol C/l, pointing to the refractory nature of deep-water TOC. On the other hand, a TOC excess from 25 to 38 g C/m**2 is observed in the upper 100 m of the permanently stratified nutrient-depleted Equatorial, Subequatorial and Subtropical upper ocean, where vertical turbulent diffusion is largely prevented. Conversely, TOC levels in the nutrient-rich upper layer of the Subantarctic Front only exceeds 9 g C/m**2 the deep-water baseline. As much as 70% of the TOC variability in the upper 500 m is due to simple mixing of reactive TOC formed in the surface layer and refractory TOC in deep ocean waters, with a minor contribution (13%) to oxygen consumption in the prominent subsurface AOU maximum at 200-400 m depth.

Productores agropecuarios, pampa ondulada y problemáticas edáficas. Un estudio de caso en el noreste bonaerense

El carácter de la heterogeneidad social, económica y productiva de la agriculturización se evidencia en los diversos tipos de productores existentes en la pampa húmeda. La agriculturización se asocia a modificaciones en la calidad de las tierras, en la estructura socio-productiva, en las estrategias productivas aplicadas y en las formas de uso del suelo. Suele plantearse sin embargo que las problemáticas edáficas asociadas a dicha agriculturización, son consecuencia de la aplicación de paquetes tecnológicos relativamente homogéneos, independientemente de los diferentes tipos de productores que los llevan a cabo. Nuestra hipótesis consiste en cambio, en que el deterioro en Argiudoles típicos pampeanos es el resultado, dadas distintas posiciones del relieve, de complejas combinaciones de diversas estrategias productivas adoptadas por diferentes tipos de productores. En el partido de Luján tipificamos los productores tomando en consideración sus niveles de capitalización (capitalizados y no capitalizados) y su organización del trabajo (familiar y no familiar). Definimos cinco estrategias productivas (4 agrícolas -con uno o dos cultivos por año, con siembra directa o labranza convencional- y 1 ganadera) y dos ambientes (loma y bajo). A partir del catastro municipal aplicamos una encuesta a una muestra estratificada estadísticamente representativa, por ubicación y tamaño de lotes. Sobre la misma realizamos el muestreo que nos permitió analizar los siguientes parámetros: profundidad del horizonte, densidad aparente, materia orgánica, acidez, nitrógeno, fósforo, potasio. Calculamos el contenido de materia orgánica y de nitrógeno por hectárea, y el deterioro relativo. Realizamos test de hipótesis de comparación de medias, prueba F y prueba t; y, calculamos finalmente los deterioros relativos. Utilizamos como indicador el contenido de materia orgánica por hectárea, dada su mayor sensibilidad a los cambios en las condiciones del suelo. Dos de nuestros principales hallazgos nos indican, en primer lugar, que al cultivar en lomas y con siembra directa, todos los tipos de productores presentaron los valores más bajos de deterioro relativo, excepto los familiares no capitalizados que obtienen los menores deterioros relativos con labranza convencional, aún en los bajos. Estos productores utilizan la ganadería en rotación con los cultivos como táctica de cuidado del suelo. Los empresarios capitalizados presentan los mayores valores de deterioro relativo en los bajos. Los familiares presentan menores pérdidas, cuando son capitalizados logran las mejores situaciones relativas al aplicar siembra directa en los bajos. En segundo lugar, ninguna dimensión -tipo de productor, estrategias productivas, ambientes- analizada aisladamente determina el deterioro relativo de los suelos. Pero, al mismo tiempo, ninguno puede ser descartado sino que debería ser incluido en una combinación que integre las condiciones de ambiente y las estrategias productivas de los diferentes tipos de productores que manejan los suelos.

Part of the global DOC versus AOU (dissolved organic carbon/apparent oxygen utilization) data compilation, BATS

The contributions of total organic carbon and nitrogen to elemental cycling in the surface layer of the Sargasso Sea are evaluated using a 5-yr time-series data set (1994-1998). Surface-layer total organic carbon (TOC) and total organic nitrogen (TON) concentrations ranged from 60 to 70 µM C and 4 to 5.5 µM N seasonally, resulting in a mean C : N molar ratio of 14.4±2.2. The highest surface concentrations varied little during individual summer periods, indicating that net TOC production ceased during the highly oligotrophic summer season. Winter overturn and mixing of the water column were both the cause of concentration reductions and the trigger for net TOC production each year following nutrient entrainment and subsequent new production. The net production of TOC varied with the maximum in the winter mixed-layer depth (MLD), with greater mixing supporting the greatest net production of TOC. In winter 1995, the TOC stock increased by 1.4 mol C/m**2 in response to maximum mixing depths of 260 m. In subsequent years experiencing shallower maxima in MLD (<220 m), TOC stocks increased <0.7 mol C/m**2. Overturn of the water column served to export TOC to depth (>100 m), with the amount exported dependent on the depth of mixing (total export ranged from 0.4 to 1.4 mol C/m**2/yr). The exported TOC was comprised both of material resident in the surface layer during late summer (resident TOC) and material newly produced during the spring bloom period (fresh TOC). Export of resident TOC ranged from 0.5 to 0.8 mol C/m**2/yr, covarying with the maximum winter MLD. Export of fresh TOC varied from nil to 0.8 mol C/m**2/yr. Fresh TOC was exported only after a threshold maximum winter MLD of ~200 m was reached. In years with shallower mixing, fresh TOC export and net TOC production in the surface layer were greatly reduced. The decay rates of the exported TOC also covaried with maximum MLD. The year with deepest mixing resulted in the highest export and the highest decay rate (0.003 1/d) while shallow and low export resulted in low decay rates (0.0002 1/d), likely a consequence of the quality of material exported. The exported TOC supported oxygen utilization at dC : dO2 molar ratios ranging from 0.17 when TOC export was low to 0.47 when it was high. We estimate that exported TOC drove 15-41% of the annual oxygen utilization rates in the 100-400 m depth range. Finally, there was a lack of variability in the surface-layer TON signal during summer. The lack of a summer signal for net TON production suggests a small role for N2 fixation at the site. We hypothesize that if N2 fixation is responsible for elevated N : P ratios in the main thermocline of the Sargasso Sea, then the process must take place south of Bermuda and the signal transported north with the Gulf Stream system.

Productores agropecuarios, pampa ondulada y problemáticas edáficas. Un estudio de caso en el noreste bonaerense

El carácter de la heterogeneidad social, económica y productiva de la agriculturización se evidencia en los diversos tipos de productores existentes en la pampa húmeda. La agriculturización se asocia a modificaciones en la calidad de las tierras, en la estructura socio-productiva, en las estrategias productivas aplicadas y en las formas de uso del suelo. Suele plantearse sin embargo que las problemáticas edáficas asociadas a dicha agriculturización, son consecuencia de la aplicación de paquetes tecnológicos relativamente homogéneos, independientemente de los diferentes tipos de productores que los llevan a cabo. Nuestra hipótesis consiste en cambio, en que el deterioro en Argiudoles típicos pampeanos es el resultado, dadas distintas posiciones del relieve, de complejas combinaciones de diversas estrategias productivas adoptadas por diferentes tipos de productores. En el partido de Luján tipificamos los productores tomando en consideración sus niveles de capitalización (capitalizados y no capitalizados) y su organización del trabajo (familiar y no familiar). Definimos cinco estrategias productivas (4 agrícolas -con uno o dos cultivos por año, con siembra directa o labranza convencional- y 1 ganadera) y dos ambientes (loma y bajo). A partir del catastro municipal aplicamos una encuesta a una muestra estratificada estadísticamente representativa, por ubicación y tamaño de lotes. Sobre la misma realizamos el muestreo que nos permitió analizar los siguientes parámetros: profundidad del horizonte, densidad aparente, materia orgánica, acidez, nitrógeno, fósforo, potasio. Calculamos el contenido de materia orgánica y de nitrógeno por hectárea, y el deterioro relativo. Realizamos test de hipótesis de comparación de medias, prueba F y prueba t; y, calculamos finalmente los deterioros relativos. Utilizamos como indicador el contenido de materia orgánica por hectárea, dada su mayor sensibilidad a los cambios en las condiciones del suelo. Dos de nuestros principales hallazgos nos indican, en primer lugar, que al cultivar en lomas y con siembra directa, todos los tipos de productores presentaron los valores más bajos de deterioro relativo, excepto los familiares no capitalizados que obtienen los menores deterioros relativos con labranza convencional, aún en los bajos. Estos productores utilizan la ganadería en rotación con los cultivos como táctica de cuidado del suelo. Los empresarios capitalizados presentan los mayores valores de deterioro relativo en los bajos. Los familiares presentan menores pérdidas, cuando son capitalizados logran las mejores situaciones relativas al aplicar siembra directa en los bajos. En segundo lugar, ninguna dimensión -tipo de productor, estrategias productivas, ambientes- analizada aisladamente determina el deterioro relativo de los suelos. Pero, al mismo tiempo, ninguno puede ser descartado sino que debería ser incluido en una combinación que integre las condiciones de ambiente y las estrategias productivas de los diferentes tipos de productores que manejan los suelos.

Part of the global DOC versus AOU (dissolved organic carbon/apparent oxygen utilization) data compilation, Southern Ocean

Recent evidence that dissolved organic carbon (DOC) is a significant component of the organic carbon flux below the photic layer of the ocean (1), together with verification of high respiration rates in the dark ocean (2), suggests that the downward flux of DOC may play a major role in supporting respiration there. Here we show, on the basis of examination of the relation between DOC and apparent oxygen utilization (AOU), that the DOC flux supports ~10% of the respiration in the dark ocean. The contribution of DOC to pelagic respiration below the surface mixed layer can be inferred from the relation between DOC and apparent oxygen utilization (AOU, µM O2), a variable quantifying the cumulative oxygen consumption since a water parcel was last in contact with the atmosphere. However, assessments of DOC/AOU relations have been limited to specific regions of the ocean (3, 4) and have not considered the global ocean. We assembled a large data set (N = 9824) of concurrent DOC and AOU observations collected in cruises conducted throughout the world's oceans (fig. S1, table S1) to examine the relative contribution of DOC to AOU and, therefore, respiration in the dark ocean. AOU increased from an average (±SE) 96.3 ± 2.0 µM at the base of the surface mixed layer (100 m) to 165.5 ± 4.3 µM at the bottom of the main thermocline (1000 m), with a parallel decline in the average DOC from 53.5 ± 0.2 to 43.4 ± 0.3 µM C (Fig. 1). In contrast, there is no significant decline in DOC with increasing depth beyond 1000 m depth (Fig. 1), indicating that DOC exported with overturning circulation plays a minor role in supporting respiration in the ocean interior (5). Assuming a molar respiratory quotient of 0.69, the decline in DOC accounts for 19.6 ± 0.4% of the AOU within the top 1000 m (Fig. 1). This estimate represents, however, an upper limit, because the correlation between DOC and AOU is partly due to mixing of DOC-rich warm surface waters with DOC-poor cold thermocline waters (6). Removal of this effect by regressing DOC against AOU and water temperature indicates that DOC supports only 8.4 ± 0.3% of the respiration in the mesopelagic waters.