Beskyttelse af jordbund for at afbøde klimaændringer

Hvis du var en myr, du ville se, at jorden har netværk af porer og kanaler, der væver gennem jorden som sammenhængende sugerør. De dannes under jorden af ​​de forskellige mineraler, der sammensætter jord og som følge af bevægelser eller vækst ved rødder, insekter, og andre levende organismer. Porerne i jord huser gasser og væsker, såsom jordens organiske kulstof og vand.

Jord organisk kulstof, eller SOC, spiller en afgørende rolle i kulstofcyklussen. Ifølge en nylig undersøgelse af forskere ved Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), og udgivet i Jordbiologi og biokemi , kompleksiteten af ​​kulstoffet adskiller sig med størrelsen af ​​poren, der indeholder det, alligevel er dens nedbrydelighed drevet af dets nærhed til mikroorganismer, ikke dens kemi. Disse fund kunne udgøre en stærk ramme for at opbygge en ny generation af modeller, der simulerer SOC -dynamik og sammensætning. Det giver også en måde at bruge naturlige processer til at beskytte SOC, så det forbliver eller nedbrydes i jorden i stedet for at vende tilbage til atmosfæren.

I den naturlige vandcyklus, den hydrologiske forbindelse mellem jordens porer stiger, når jordens vandindhold stiger, og når porekanaler fyldes med vand, SOC og andre næringsstoffer kan blandes og omfordele. Og når jorden er mættet, jordporer bliver i stigende grad forbundet (hvilket gør dem halmlignende) af vand, tillader bevægelse af opløst SOC mellem porerne. Dette øger sandsynligheden for, at lagret kulstof vil blive transporteret til mikrobielle rige steder, der er mere gunstige for nedbrydning. Denne forskelligartede fordeling af mikrobielle nedbrydere i hele jorden indikerer, at metabolisme eller vedholdenhed af SOC-forbindelser er stærkt afhængig af korte afstande- tænk "sprints"- af transport mellem porer, via vand, inde i jorden.

For at demonstrere dette, PNNL -forskere mættede intakte jordkerner og ekstraherede porevand med stigende sugetryk for sekventielt at prøve dem fra stadig mere fine poredomæner. Deres mål var todelt:Karakteriser kompleksiteten af ​​kulstof i porevande, der holdes ved svage og stærke vandspændinger. Og så, vurdere den mikrobielle nedbrydning af disse porevande ved at anvende massespektrometri med høj opløsning til at profilere de store biokemiske klasser, der er til stede.

Jordopløsningerne blev holdt bag grove og fine pore "struber, "og afslørede mere komplekst opløseligt carbon i finere porer end i grovere porer. Analyse af de samme prøver inkuberet med svampe Cellvibrio japonicus, Streptomyces cellulosae, og Trichoderma reseei -viste, at det mere komplekse kulstof i fine porer ikke er mere stabilt - det vil sige, den nedbrydes mindst lige så let som de enklere former for C, der findes i grove porer. Faktisk, nedbrydningen af ​​komplekst kulstof førte til større tab af det ved åndedræt end det enklere kulstof, der findes i groft porevand. Dette tyder på, at gentagne cyklusser med tørring og befugtning i jord kan ledsages af gentagne cyklusser med øgede kuldioxidemissioner. Alt dette rejser et spørgsmål:Er SOC -vedholdenhed primært en funktion af dets isolering i porer af forskellig størrelse?

Alle undersøgelsens inkuberede prøver viste, at svampene kunne nedbryde SOC i porevande inden for de første 48 timer efter kolokation. Dette betyder, at mikrobernes nærhed til substratet, er den kontrollerende faktor i beskyttelsen af ​​kulstof i jorden. Udfordringen er at bruge disse oplysninger til at forbedre vores forudsigelser om C -persistens i jord og måske afgøre, om og hvordan vi kan drage fordel af disse naturlige processer i jorden i en meget større skala, så vi reducerer kulstof i atmosfæren.

"Denne forskning gav os nogle kritiske oplysninger, som vi vil bruge som udgangspunkt for yderligere analyse, "sagde PNNL Vanessa Bailey, teamleder i mikrobiologigruppen. "