Én størrelse passer ikke til alle, når man undersøger, hvordan kulstof i jorden påvirker klimaet

Forskere fra Stanford University åbner et vindue til jordens organiske kulstof, en kritisk komponent i den globale kulstofcyklus og klimaforandringer.

"Vi er nødt til at vide, hvilken slags kulstof der er i jorden for at forstå, hvor kulstoffet kommer fra, og hvor det vil gå, "sagde Hsiao-Tieh Hsu, en ph.d. -studerende i kemi ved Stanford University og medlem af en Kate Mahers forskningsgruppe.

De naturlige strømninger af jordens organiske kulstof, udveksling af kulstof, der bevæger sig fra vegetation til jorden og genbruges af mikroorganismer, før det stabiliseres i jorden eller returneres til atmosfæren er 10 til 20 gange højere end menneskelige emissioner. Selv den mindste ændring i strømmen af ​​organisk kulstof i jorden ville have en enorm indvirkning på klimaet.

Jordens organiske kulstof forekommer naturligt og er en del af kulstofcyklussen. Gennem fotosyntese, planter optager kuldioxid fra atmosfæren. Når planter og deres rødder nedbrydes, de deponerer organisk kulstof i jorden. Mikroorganismer, nedbrydende dyr, animalsk afføring og mineraler bidrager også til det organiske kulstof i jorden. På tur, planter og mikroorganismer "spiser" det kulstof, som er et vigtigt næringsstof.

Alt dette resulterer i forskellige "smag" eller forbindelser i jorden, siger Hsu og Maher, som også er fakultetsmedlem i Stanford Center for Carbon Storage.

Det har været svært at forsøge at skelne mellem de forskellige "smag" af organisk kulstof. Tidligere forskning involverede analyse af jord ved hjælp af hårde kemikalier.

"Problemet med dette er, at det ville ændre den kemiske sammensætning af det, du vil studere. Det, du ville se efter al forarbejdning, er ikke det, der naturligt forekom i jorden, "sagde Hsu, i et interview.

Hsu udviklede en ny tilgang til brug af data indsamlet på den canadiske lyskilde og kombinerede dem med resultater fra andre eksperimenter, hun udførte. Fordi metoden brugte synkrotronens strålende klare lys, hun behøvede ikke at bruge kemikalier. Hun tørrede jordprøver, jorden jorden til pulver og derefter analyseret jordens sammensætning.

Hsu, Maher og deres team offentliggjorde resultaterne af deres forskning, "En molekylær undersøgelse af jordens organiske kulstofsammensætning på tværs af et subalpint opland, "i et nyligt nummer af Soil Systems.

"Jordkulstof er den største terrestriske pulje af kulstof, der aktivt cykler. Det repræsenterer et betydeligt reservoir af kulstof, derfor er det vigtigt at forstå det, "sagde Hsu, der tilføjede, at selvom havet har mere kulstof, dens kulstofdynamik er veletableret.

"Jordens organiske kulstof, imidlertid, er ikke godt forstået. Som en nøglekomponent i den globale kulstofcyklus, og en, der er følsom over for ændringer i temperatur og fugtighedsniveauer, ændringer i den globale pulje af kulstof kan i væsentlig grad påvirke emissioner af drivhusgasser til atmosfæren, på både positive og negative måder. "

Forskerne var overraskede over, at jordens organiske kulstof var forskelligt i de prøver, de samlede i East River Basin i Colorado, selvom jorden og vegetationen var ens.

"Når man ser på jordbund i marken, og de ser ens ud, du synes, de burde være det samme kemisk. Det, Hsiao-Tieh har skabt med den nye metode på CLS, er et nyt vindue til jordkulstof, der hjælper os med at forstå, hvordan vi bedre kan styre økosystemer og jordbund i fremtiden. Den kendsgerning, at der er så stor forskel, betyder, at jorden på forskellige måder kan reagere på ændringer i klimaet eller ændringer i arealanvendelse, "sagde Maher, i et interview.

Selvom denne forskning er foreløbig, og der skal arbejdes meget mere med at forfine deres jordanalytiske teknikker, det bidrager til forståelse af de mekanismer i kulstofcyklussen, der er nødvendig for at forudsige, hvad der ville ske, hvis temperaturen stiger på grund af klimaændringer.

Hsu brænder for at bruge sin forståelse af kemi og analytisk kemi til at gøre en forskel i verden. Hun er mere overbevist end nogensinde om, at forskernes stemme skal høres. Hun deltog i Rising Environmental Leaders Program i Stanford og tilbragte tid i Washington, D.C., lære, hvordan den amerikanske regering træffer politiske beslutninger, der involverer videnskab.

"Jeg føler mig endnu mere investeret i at hjælpe mit samfund med at forstå, hvordan kulstof bevæger sig rundt på planeten. Dette har så stor indflydelse på vores miljø, men også på vores samfund, vores kultur, vores økonomi og vores sundhed. "