Hyppigere brande reducerer jordens kulstof og frugtbarhed, bremse genvæksten af ​​planter

Hyppig afbrænding gennem årtier reducerer mængden af ​​kulstof og nitrogen, der er lagret i jorden på savannegræsarealer og løvskove, dels fordi reduceret plantevækst betyder, at mindre kulstof trækkes ud af atmosfæren og lagres i plantemateriale. Disse resultater fra et Stanford-ledet team er vigtige for verdensomspændende forståelse af brandpåvirkninger på kulstofkredsløbet og for at modellere fremtiden for global kulstof og klimaændringer.

Resultaterne, offentliggjort 11. december i tidsskriftet Natur , tilbyde et nyt perspektiv på brandens indvirkning på jordens frugtbarhed.

"Næsten alle synteseundersøgelser, der er lavet til dato, konkluderer, at ild har relativt lille effekt på jordbunden, men for en stor del, forskere fokuserede på en enkelt brandhændelse, sagde Adam Pellegrini, en postdoktor ved Stanford's School of Earth, Energy &Environmental Sciences og hovedforfatter på undersøgelsen.

I stedet, denne undersøgelse undersøgte jordens kulstof og frugtbarhed i forskellige økosystemer over 65 år.

"Vi er interesserede i, hvordan økosystemer ændrer sig over mange årtier, " sagde Rob Jackson, professor i Earth System Science og seniorforfatter på undersøgelsen. "Når jordens klima opvarmes, vi er nødt til at forstå, hvordan skiftende brandfrekvenser ændrer jordbund og plantevækst."

Sammen med et tværfagligt team af forskere fra otte institutioner over hele verden, Pellegrini og Jackson fandt ud af, at skøn over brandpåvirkninger på økosystemets evne til at lagre kulstof kan være væsentligt dårligere. De nye resultater kan hjælpe jordforvaltere til bedre at veje, hvor ofte de bruger foreskrevne forbrændinger til at håndtere græsarealer og skove.

Brand og økosystemer

Med fokus på tre forskellige typer landskaber – savannegræsarealer, løvskove, og nålebladsskove – fra 48 steder, der dækker flere kontinenter, forskerne kompilerede optegnelser over jordens frugtbarhed efter brande i op til 65 år. Sammenligning af ændringer i jordens næringsstoffer over tid, de fandt, at i hyppigt brændte områder i savanner og løvskove, der var en 36 procent reduktion i jordens kulstof og en 38 procent reduktion i nitrogen sammenlignet med områder, der var beskyttet mod brand. Nåleskove viste ikke denne reduktion i jordens kulstof og nitrogen efter brande.

"Du kan forestille dig efter kun et år, ild ville ikke gøre den store forskel, men over flere år og gentagen afbrænding, manglen på plantetilførsler til jorden reducerer kulstof og næringsstoffer, " sagde Pellegrini. "Planteproduktivitet er det, der trækker kulstof ud af atmosfæren - det er det, der binder kulstoffet. Det, vi ser over tid, er ikke kun en nettostigning i kulstofemissionerne til atmosfæren, men et nettofald i kulstofbinding."

Efter at holdet fandt ud af, at gentagen brand forårsager det fortsatte tab af kulstof og nitrogen i savanner og løvskove, de ønskede at se, hvordan plantegenvinding kunne blive påvirket. De brugte en vegetationsmodel til at forudsige global plantevækst i hyppigt afbrændte områder og fandt, at tabet af kvælstof i jord undertrykte planters genvækst.

Reduceret kulstoflagring

Den langsommere plantevækst har konsekvenser for kulstoflagring, og Jackson advarede om, at der er en langsigtet feedback, der bør overvejes. "Der er yderligere tab og ændringer i kulstof, der kan ske årtier senere, fordi planter ikke er i stand til at vokse tilbage så hurtigt, som de ville have gjort, " sagde Jackson, som også er senior fellow ved Woods Institute for Environment.

Overraskende nok, nålebladsskove viste ikke det samme tab af næringsstoffer. I stedet, de nåletræsdominerede skovjorde havde faktisk mere kulstof og nitrogen til stede med hyppig afbrænding. Pellegrini forklarede, at afbrænding af det tætte lag af delvist nedbrudte fyrrenåle på skovbunden kunne give aske til jorden, og tilføjede, at fremtidigt arbejde vil yderligere undersøge virkningerne af brand i denne type skov.

Forskerne understregede, at de ikke går ind for brandbekæmpelse. "Brande øger ofte mangfoldigheden af ​​planter og reducerer risikoen for, at et landskab får en højintensiv brand, sagde Pellegrini.

I stedet, i en tid, hvor klimaændringer skaber tørrere og varmere forhold, der favoriserer brand, brandledere og naturbevarere kan blive nødt til at ændre deres ledelsesstrategier.

"Ledere skal muligvis se længere på, hvor meget og hvor ofte de vælger at brænde systemer, " sagde Jackson.