Tính chất cấu trúc và động học của hợp chất hữu cơ trong đất như được phản ánh bởi độ phong phú tự nhiên của 13C, quang phổ khối pyrolysis và quang phổ NMR 13C ở trạng thái rắn trong các phân đoạn mật độ của Oxisol dưới rừng và đồng cỏ

Sự biến đổi về hàm lượng và thành phần đồng vị của carbon hữu cơ do tác động của việc phá rừng và thiết lập đồng cỏ đã được nghiên cứu tại ba khu vực liền kề trên một loại đất Oxisol ở Úc, và được sử dụng để đo lường quá trình luân chuyển của carbon xuất phát từ rừng (C3) dưới đồng cỏ (C4) trong khoảng thời gian 35 và 83 năm. Kết quả cho thấy lượng carbon xuất phát từ rừng giảm nhanh trong 35 năm đầu dưới đồng cỏ, nhưng hàm lượng sau đó gần như ổn định, cho thấy sự hiện diện của hai bể carbon với thời gian luân chuyển khác nhau. Các giá trị tính toán cho thời gian luân chuyển của các phân đoạn carbon hữu cơ xuất phát từ rừng dễ phân hủy và bền vững lần lượt là 35 và 144 năm. Các mẫu đất đã được phân tách thành năm phân đoạn với mật độ <1.6 (carbon tự do và bị che lấp), 1.6-1.8, 1.8-2.0 và >2.0 Mg m-3. Dựa trên sự phân bố không gian của các vật liệu hữu cơ trong ma trận khoáng của đất, chất hữu cơ trong đất được phân loại theo các phân đoạn khác nhau về mật độ như sau: chất hữu cơ dạng hạt tự do (1.6 tự do), chất hữu cơ dạng hạt bị che lấp (<1.6 bị che lấp, 1.6-1.8 và 1.8-2.0) và chất hữu cơ liên kết với đất sét (>2.0 Mg m-3). Độ phong phú tự nhiên của 13C cho thấy rằng chất hữu cơ dạng hạt tự do tạo thành một bể quan trọng cho quá trình luân chuyển chất hữu cơ trong đất khi rừng bị thay thế bằng đồng cỏ. So với chất hữu cơ dạng hạt tự do, các vật liệu hữu cơ bị che lấp trong các tập hợp có thời gian luân chuyển chậm hơn. Các vật liệu hữu cơ bị che lấp ở các giai đoạn phân hủy khác nhau và có độ ổn định hóa học khác nhau. So sánh hóa học và thành phần đồng vị của các vật liệu hữu cơ bị che lấp cho thấy rằng hàm lượng O-alkyl C của các vật liệu hữu cơ bị che lấp có quan hệ ngược với độ ổn định của chúng, trong khi hàm lượng C thơm có mối quan hệ thuận với mức độ ổn định. Trong các loại đất dưới đồng cỏ, một lượng đáng kể carbon xuất phát từ rừng đã liên kết với các hạt đất sét trong các phân đoạn >2.0 Mg m-3. Tốc độ tích lũy carbon xuất phát từ đồng cỏ cũng nhanh chóng trong phân đoạn này, cho thấy sự hiện diện của hai bể carbon khác nhau (C3 và C4) liên kết với các hạt đất sét. Carbon xuất phát từ rừng có độ ổn định cao nhất trong các phân đoạn >2.0 Mg m-3, có thể do sự tương tác mạnh với nhôm hoặc sắt hoạt động và oxit nhôm liên kết với bề mặt đất sét.