The continental bio-cycling of silicon (Si) plays a key role in global Si cycle and as such partly controls global carbon (C) budget through nutrition of marine and terrestrial biota, accumulation of phytolith-occluded organic carbon (PhytOC) and weathering of silicate minerals. Despite the key role of elemental composition of phytoliths on their solubility in soils, the impact of plant cultivar and organ on the elemental composition of phytoliths in Si high-accumulator plants, such as rice (Oryza sativa) is not yet fully understood. Here we show that rice cultivar significantly impacts the elemental composition of phytoliths (Si, Al, Fe, and C) in different organs of the shoot system (grains, sheath, leaf and stem). The amount of occluded OC within phytoliths is affected by contents of Si, Al, and Fe in plants, while independent of the element composition of phytoliths. Our data document, for different cultivars, higher bio-available Si release from phytoliths of leaves and sheaths, which are characterized by higher enrichment with Al and Fe (i.e., lower Si/Al and Si/Fe ratios), compared to grains and stems. We indicate that phytolith solubility in soils may be controlled by rice cultivar and type of organs. Our results highlight that the role of the morphology, the hydration rate and the chemical composition in the solubility of phytoliths and the kinetic release of Si in soil solution needs to be studied further. This is central to a better understanding of the impact of soil amendment with different plant organs and cultivars on soil OC stock and on the delivery of dissolved Si as we show that sheath and leaf rice organs are both characterized by higher content of OC occluded in phytolith and higher phytolith solubility compared to grains and stems. Our study shows the importance of studying the impact of the agro-management on the evolution of sinks and sources of Si and C in soils used for Si-high accumulator plants.

Abstract Soil hydraulic parameters are vital for precisely characterizing soil hydrological processes, which are critical indicators for regulating climate change effects on terrestrial ecosystems and governing feedbacks between water, energy, and carbon–nitrogen cycles. Although many studies have integrated comprehensive soil datasets, data quality and cost challenges result in data completeness deficiencies, especially for deep soil information. These gaps not only impede methodological endeavours but also constrain soil parameter-based ecosystem process studies spanning from local profiles to global earth system models. We established a soil dataset across the entire Yellow River Basin (YRB) (795,000 km 2 ) using high-density in situ field sampling. This observation-based dataset contains records of soil texture (2924), bulk density (2798), saturated hydraulic conductivity (2782), and water retention curve parameters (1035) down to a maximum depth of 5 m. This dataset, which extends the recorded data range for deep soil hydraulic parameters, is valuable as a direct data resource for environmental, agronomical and hydrological studies in the YRB and regions with similar pedological and geological backgrounds around the world.

Coastal wetlands are key players in mitigating global climate change by sequestering soil organic matter. Soil organic matter consists of less stable particulate organic matter (POM) and more stable mineral-associated organic matter (MAOM). The distribution and drivers of MAOM and POM in coastal wetlands have received little attention, despite the processes and mechanisms differ from that in the upland soils. We explored the distribution of POM and MAOM, their contributions to SOM, and the controlling factors along a salinity gradient in an estuarine wetland. In the estuarine wetland, POM C and N were influenced by soil depth and vegetation type, whereas MAOM C and N were influenced only by vegetation type. In the estuarine wetland, SOM was predominantly in the form of MAOM (> 70 %) and increased with salinity (70 %–76 %), leading to long-term C sequestration. Both POM and MAOM increased with SOM, and the increase rate of POM was higher than that of MAOM. Aboveground plant biomass decreased with increasing salinity, resulted in a decrease in POM C (46 %–81 %) and N (52 %–82 %) pools. As the mineral amount and activity, and microbial biomass decreased, the MAOM C (2.5 %–64 %) and N pool (8.6 %–59 %) decreased with salinity. When evaluating POM, the most influential factors were microbial biomass carbon (MBC) and dissolved organic carbon (DOC). Key parameters, including MBC, DOC, soil salinity, soil water content, aboveground plant biomass, mineral content and activity, and bulk density, were identified as influencing factors for both MAOM abundance. Soil water content not only directly controlled MAOM, but together with salinity also indirectly regulated POM and MAOM by controlling microbial biomass and aboveground plant biomass. Our findings have important implications for improving the accumulation and increased stability of soil organic matter in coastal wetlands, considering the global sea level rise and increased frequency of inundation.

Developing new varieties of deep-rooted crops may enhance silicon uptake and agroecosystem services. This enhancement is involved in three vital ecosystem processes: (i) increasing crop silicon uptake in deep horizons where it is more readily available as Si(OH4), (ii) contributing to storing more stable organic carbon at depth via root decomposition and deep pedogenic pathways, and (iii) accelerating CO2 transformation into stored or leached alkalinity via deep silicate weathering.