At komme til roden af ​​kulstoflagring i dybe jordarter

Ændringer i arealanvendelse, nedbrydning af næringsstoffer, og tørke kan få plantens rødder til at vokse dybere i jorden. Men forskere sætter spørgsmålstegn ved, hvordan denne vækst påvirker kulstof i jorden. Kunne flere rødder, der når dybe jordlag, resultere i, at mere kulstof udskilles? Eller vil denne roddrevne mineralforvitring låse ældre kulstof op i dybe jordarter? Kombination af avancerede billeddannelsesteknikker, forskere undersøgte røddernes indvirkning på organiske kulstofforbindelser og deres tilknytning til mineraler i jord. Resultaterne tyder på, at jordens alder og mineralsammensætning samt den tid, den har gennemgået roddrevet forvitring, dikterer, om rødder fremmer lagring eller frigivelse af kulstof.

Jordbunden indeholder mere end det dobbelte af mængden af ​​kulstof, der er lagret i atmosfæren. Det meste af dette kulstof findes i dybe jordarter, hvor den kan gemmes i årtusinder. Denne undersøgelse viste, at rodaktivitet i relativt unge jordarter kunne resultere i, at kulstof lagres ved at danne nye associationer mellem mineraler og organiske kulstofforbindelser. I modsætning, fortsat rodaktivitet i ældre jord kan forstyrre eksisterende foreninger og medføre, at kulstof frigives som klimataktiv kuldioxid. Resultaterne af denne undersøgelse kan hjælpe forskere med at bestemme, hvilke jordarter der bedre kan lagre kulstof i dybden, og hvilke der kan være sårbare over for kulstoftab.

Forskere fra University of Massachusetts, University of Arizona, og U.S. Geological Survey sammen med to DOE -brugerfaciliteter, Stanford Synchrotron Radiation Lightsource og EMSL, Environmental Molecular Sciences Laboratory, for at undersøge dybe jordarter tre til mere end fem fod under jorden. Disse jordarter varierede i alder fra 65, 000 til 226, 000 år, og alle havde portioner, der var blevet påvirket af den gentagne vækst af rødder. Forskere brugte en serie af solidfaseanalyser, nogle muliggjort af EMSLs højopløselige Fourier-transform ion-cyclotron-massespektrometri og Mössbauer-spektroskopifunktioner, Stanford Synchrotron stråle lyskilde, og scanningstransmissionens røntgenmikroskopi ved den canadiske lyskilde.

Ved at kombinere disse teknikker gav teamet en unik indsigt i arten af ​​sammenhænge mellem mineraler og organiske kulstofforbindelser i jorden, herunder deres specificitet partikelstørrelse, og molekylær sammensætning. Mønstrene for roddrevet forvitring er i god overensstemmelse med forholdene på steder med forskellige jordtyper, klima, og vegetation. De grundlæggende processer, der blev opdaget i denne undersøgelse, kan derfor være nyttige til modellering af plantens rodindflydelse på kulstoflagring i jordbund globalt.