Blandede dækafgrøder fanger kulstof i jorden, kan hjælpe med at afbøde klimaændringer

Når det kommer til at tilføje kulstof til jorden, præsterer alle dækafgrøder ikke ens, ifølge et team af forskere, hvis nye undersøgelse afslørede forskellen for første gang.

Forskningen, et samarbejde mellem Penn State, Clemson og Cornell universiteter, kan føre til måder at binde mere kulstof på i landbrugsjord, ifølge studiets medforfatter Jason Kaye, en fremtrædende professor i jordbiogeokemi ved Penn State College of Agricultural Sciences. Landbrugsjord udgør omkring en tredjedel af den globale jordoverflade, og jord er det største reservoir for kulstof på Jorden.

Ved hjælp af planter og mikrober kan jorden tage kulstof ud af atmosfæren og fange det i jorden, hvilket er med til at afbøde klimaændringerne, forklarede Kaye, hvis forskergruppe har eksperimenteret med dækafgrøder i to årtier. Samtidig tilføjede han, at jordens kulstof er afgørende for at understøtte plantevækst, fordi det hjælper med at skabe sundere, mere frugtbar jord.

"Jeg tror, ​​vi er på et afgørende punkt nationalt, hvor vi tænker på at binde kulstof i landbrugsjord og spekulerer på, om dækafgrøder kan være et nøgleværktøj til at gøre det," sagde han. "Der er mange spørgsmål om, hvor meget kulstof der kan lagres, og hvilke typer kulstof. Så denne forskning har virkelig bemærkelsesværdige implikationer."

For at nå frem til deres konklusioner tog forskerne jordprøver under monokulturer (en enkelt afgrøde i et givet område) af dækafgrøder tilhørende tre plantefunktionelle typer - en bælgplante (karmosinrød kløver), en græs (triticale, en krydsning mellem hvede og rug), og en brassica (raps), samt en blanding af disse tre arter. Parcellerne var en del af et langsigtet forsøg med dækafgrøder ved Penn State's Russell E. Larson Agricultural Research Center i det centrale Pennsylvania.

Forskerne målte to typer kulstof i jorden - partikelformigt organisk stof og mineral-associeret organisk materiale. Førstnævnte er det kulstof, der hovedsageligt kommer fra plantemateriale, der falder til jorden og nedbrydes til små partikler; sidstnævnte er det kulstof, der bliver fysisk eller kemisk bundet med jordmineraler, såsom ler. Begge processer involverer bakterier og svampe i jorden.

Før denne forskning var forholdet mellem de to typer jordkulstof og dækafgrøder ikke godt forstået, sagde forskerne. Partikelformigt organisk stof er en relativt kortvarig form for kulstof i jorden, som ofte nedbrydes af jordmikrober i løbet af få år. Selvom dette betyder, at det ikke repræsenterer en langsigtet form for kulstofbinding, hjælper nedbrydningen og kredsløbet af partikelformigt organisk stof med at understøtte plantevækst.

På den anden side er mineral-associeret organisk materiale en mere vedvarende form for jordkulstof, der kan forblive i jorden i årtier eller endda århundreder. At øge mængden af ​​denne type jordkulstof kan hjælpe med at holde kulstof ude af atmosfæren over længere tidsperioder.

Forskerne har for nylig offentliggjort deres resultater i Global Change Biology , der rapporterer, at jordens organiske kulstofindhold var højere i alle behandlinger af dækafgrøder end i brakmarker. Sammenlignet med bælgplanter havde jord under monokulturer af græs og brassica en højere andel af planteafledt kulstof i partikelformigt organisk stof. I modsætning hertil havde jord under bælgplanter større ophobning af mikrobielt afledt kulstof i mineral-associeret organisk materiale.

Undersøgelsesresultaterne afslørede for første gang, at dækafgrødeblandingen bidrog til en højere koncentration af planteafledte forbindelser i partikelformigt organisk stof, forklarede Ziliang Zhang, der stod i spidsen for undersøgelsen. Som postdoc ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Clemson University, da forskningen blev udført, udførte han den enorme mængde jord- og dataanalyse, der var involveret i undersøgelsen.

"Med hensyn til det globale kulstofkredsløb er det en stor sag at forstå, hvordan plantekulstof kommer ind i jorden, og hvor længe det bliver der," sagde han. "Denne undersøgelse fremmer vores grundlæggende forståelse af, hvordan vi kan styre det globale kulstofkredsløb. Vores opdagelse af, at de forskellige plantearter har tendens til at skabe forskellige typer kulstof - som vi tror har forskellige levetider i jorden - er betydelig."

At identificere måder at opbygge kulstof i jorden er blevet en stor forskningsprioritet for klimaets bæredygtighed og fødevaresikkerhed, bemærkede Kaye, samtidig med at jordens evne til at støtte landbrugsproduktion øges.

"Vores resultater viser, at at inkludere en mangfoldighed af afgrødetyper på gårde er nøglen til at øge både kort- og langsigtet jordkulstof," sagde han. "Denne forskning giver landmændene et eksempel på, hvordan de kan bygge klimavenlig, frugtbar jord. Og forskerne er nødt til at identificere strategier omkring dette koncept, der skaber en balance mellem at hjælpe planter med at vokse på kort sigt og at låse kulstof på lang sigt. ." + Udforsk yderligere

Sådan lagres mere kulstof i jorden under klimaændringer