Radiocarbon studie giver indsigt i jordens kulstofdynamik og virkninger af landbrug

ANSTO har bidraget til forskning, der pegede på, at landbruget påvirker den organiske kulstoflagring i undergrunden op til en meter og udfordret konceptet om, at undergrunden er et stabilt depot af organisk kulstof.

Resultaterne af denne forskning er for nylig blevet offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Global forandringsbiologi .

Lead investigator Eleanor Hobley og medforfattere fra University of New England i Armidale, CSIRO Agriculture og ANSTO, rapporterede, at ændringer i arealanvendelsen påvirker organisk kulstof under overfladen over årtier, fører til store tab af ungt kulstof ned gennem hele jordprofilen.

Forskningen, som blev finansieret af et landbrugsministerium, Fiskeri og skovbrug "Udfylde forskningsgabet"-tilskud, involverede en undersøgelse af organisk kulstofkoncentrationer, fraktioner og isotopværdier inklusive radiocarbon i jordprofiler fra 12 lokaliteter i det østlige Australien under forskellige arealanvendelser og klimatiske forhold.

Jordprøver under naturlig vegetation, afgrøder og græsarealer blev brugt i undersøgelsen.

Jordens organiske kulstof (SOC), mængden af ​​kulstof lagret i jorden, er en bestanddel af organisk stof – plante- og dyrerester i forskellige nedbrydningsstadier.

Jordens organiske kulstof er grundlaget for jordens frugtbarhed. Det frigiver næringsstoffer til plantevækst, fremmer strukturen, jordens biologiske og fysiske sundhed, og fungerer som en buffer mod skadelige stoffer.

"Man vidste, at når man går ned i undergrunden, mængden af ​​kulstof reduceres. Imidlertid, man havde troet, at det gamle kulstof, der var lagret der, var stabilt, " sagde hovedforsker dr. Quan Hua, som foretog målingerne af radiocarbon i jordprøverne på ANSTOs Center for Accelerator Science.

"Det, vi fandt, udfordrer dette koncept, " sagde Hua.

Både SOC og jordens organiske radiocarbon (SO ¹⁴ C) var størst ved overfladen og faldt væsentligt med stigende dybde (hvilket gav større tilsyneladende aldre på dybden) under indfødt vegetation, afgrøder og afgræssede græsgange.

Imidlertid, ændringer i arealanvendelsen ændrede jordens kulstofsystem markant, hvilket resulterede i et væsentligt fald ikke kun i koncentrationer af SOC, men også i SO ¹⁴ C indhold for hele jordprofilen under landbrug sammenlignet med hjemmehørende vegetation.

Forfatterne bemærkede, at en lille reduktion i mængden af ​​frisk, unge kulstoftilførsler til landbrugsjorden ville resultere i ældre aldre fra årtier til flere tusinde år i disse undergrunde sammenlignet med de oprindelige lokaliteter.

Sæsonbestemt nedbør blev identificeret som en mulig nøglefaktor for indholdet af radioaktivt kulstof, fordi det kan translokere frisk, ungt organisk kulstof fra overfladen til undergrunden.

Uanset hvilken mekanisme der er ansvarlig for reduktionen af ​​SO ¹⁴ C, forfatterne understreger, at drivkraften bag forandring er manglen på en forsyning af friske, ungt kulstof til jorden, da den producerede biomasse høstes fra landbrugssystemet.

Hua bruger radiocarbon som sporstof og kronometer for atmosfæriske og oceaniske processer.