Differential thermal resistance of Andisols and Inceptisols under fire heating: the role of short-range-order minerals

This dataset contains experimental and derived variables from a single-pulse heating test (20 min) applied to two temperate forest soils from southern Chile: a volcanic Andisol and a granodioritic Inceptisol. Each soil includes a control at 25 °C and three temperature plateaus (300, 600, 900 °C) with n = 4 replicates per combination (total 32 observations). Data are provided in wide format with a companion README.

Variables (columns)
• Identifiers: Soil (Andisol/Inceptisol), Temperature_C (25/300/600/900), Replicate (1–4).
• Residuals (% of the soil-specific control, 25 °C): SOC_resid_pct, N_resid_pct.
• Absolute contents (g kg⁻¹): SOC_abs_gkg, N_abs_gkg (computed from baseline × residual).
• Chemistry: pH (H₂O 1:2.5), ECEC_umolc_g (NH₄OAc 1 M pH 7 + KCl 1 M).
• Selective dissolutions (% of control): Feo_pct_control, Alo_pct_control, Alp_pct_control (oxalate and pyrophosphate pools); Fed_pct_control (dithionite–citrate); Sio_pct_control, Sid_pct_control; Mno_pct_control, Mnd_pct_control, Mnp_pct_control.
• Derived indices: Allophane_proxy = (Alo − Alp)/Sio (dimensionless using % units), Mn_oxidation_index = Mnd/(Mno + Mnp).
• XRD (relative indices): XRD_Allo_index (allophane halo, 0–1), XRD_HM_index (hematite/magnetite, 0–1).
• DLS (dispersion): Zavg_um (Z-average, µm), PdI (0–1).
• TGA/DSC–MS: mass_resid_pct (residual mass %), Volatile_class (CO₂/N₂O at 300 °C; aromatics or carboxyl/amide at 600–900 °C).

Methods (overview)
Static furnace heating (20 min) at 300–900 °C; dry combustion for C and N; pH and ECEC by standard procedures; selective extractions (oxalate, pyrophosphate, dithionite–citrate) quantified by AAS; powder XRD (2–60° 2θ, 0.01°) with relative indices; DLS on <53 µm fraction (0.01 M NaCl, 25 °C, backscatter 173°); STA-TGA/DSC (25–900 °C, 10 °C min⁻¹, dry air 40 mL min⁻¹) coupled to GC–MS for volatile classes.

Authorship (CRediT, brief)
Conceptualization/Supervision: C. Merino, F. Matus. Investigation/Data curation: K. Erazo, N. Zumelzu, I. Jofré. Methodology/Resources: F. Nájera, F. Aburto, P. Durán, J. Dörner. Formal analysis/Visualization: C. Merino, K. Erazo, M. A. Dippold. Writing: all authors.

本数据集包含针对智利南部两种温带森林土壤开展的20分钟单脉冲加热试验所得到的实测与衍生变量：分别为火山性暗色土（Andisol）与花岗闪长质始成土（Inceptisol）。每种土壤均设置25℃对照组，以及300、600、900℃三个温度平台，每个组合设置4次重复，总计32组观测值。数据以宽格式存储，附带配套说明文档（README）。

变量（列）
• 标识符变量：土壤类型（暗色土（Andisol）/始成土（Inceptisol））、试验温度（℃）、重复编号（1~4）。
• 残差变量（以对应25℃土壤专属对照组的百分比表示）：土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）残差百分比（SOC_resid_pct）、全氮（Total Nitrogen, N）残差百分比（N_resid_pct）。
• 绝对含量变量（单位：g kg⁻¹）：SOC_abs_gkg、N_abs_gkg（由基线值×残差计算得到）。
• 化学性质变量：水土比1:2.5的水提pH值；有效阳离子交换量（Effective Cation Exchange Capacity, ECEC_umolc_g），采用1mol/L乙酸铵-pH7+1mol/L氯化钾法测定。
• 选择性浸提变量（以对照组百分比表示）：Feo_pct_control（草酸铵浸提态铁）、Alo_pct_control（草酸铵浸提态铝）、Alp_pct_control（焦磷酸钠浸提态铝，对应草酸铵与焦磷酸钠浸提组分）；Fed_pct_control（连二亚硫酸钠-柠檬酸钠浸提态铁）；Sio_pct_control（草酸铵浸提态硅）、Sid_pct_control（连二亚硫酸钠-柠檬酸钠浸提态硅）；Mno_pct_control（草酸铵浸提态锰）、Mnd_pct_control（连二亚硫酸钠-柠檬酸钠浸提态锰）、Mnp_pct_control（过硫酸盐浸提态锰）。
• 衍生指数变量：水铝英石替代指数（Allophane_proxy），计算公式为(Alo − Alp)/Sio，以百分比为单位时无量纲；锰氧化指数（Mn_oxidation_index），计算公式为Mnd/(Mno + Mnp)。
• X射线衍射相对指数：XRD_Allo_index（水铝英石晕环强度，取值范围0~1）、XRD_HM_index（赤铁矿/磁铁矿相对强度，取值范围0~1）。
• 动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）分散性参数：Zavg_um（Z均粒径，单位：µm）、PdI（多分散指数，取值范围0~1）。
• 热重-差示扫描量热-质谱联用（Thermogravimetric Analysis/Differential Scanning Calorimetry-Mass Spectrometry, TGA/DSC–MS）参数：mass_resid_pct（残余质量百分比）、Volatile_class（挥发物类别：300℃时为CO₂/N₂O；600~900℃时为芳烃或羧基/酰胺类物质）。

试验方法概述
采用静态炉加热法（300~900℃，保温20min）；碳氮含量采用干式燃烧法测定；pH值与有效阳离子交换量采用标准方法测定；选择性浸提（草酸铵、焦磷酸钠、连二亚硫酸钠-柠檬酸钠）产物通过原子吸收光谱法（AAS）定量；粉末X射线衍射（扫描范围2~60° 2θ，步长0.01°）并计算相对强度指数；对粒径<53μm的组分进行动态光散射测试（分散介质：0.01mol/L氯化钠溶液，温度25℃，背散射角度173°）；同步热重-差示扫描量热（STA-TGA/DSC，升温范围25~900℃，升温速率10℃/min，干燥空气流速40mL/min）与气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS），以识别挥发物类别。

作者贡献（基于CRediT分类标准，简述）
概念构思/指导：C. Merino、F. Matus；调研/数据整理：K. Erazo、N. Zumelzu、I. Jofré；方法学/资源提供：F. Nájera、F. Aburto、P. Durán、J. Dörner；形式分析/可视化：C. Merino、K. Erazo、M. A. Dippold；论文撰写：全体作者。