Jordforskere bestemmer, hvordan forladt agerjord genopretter sig

Jordforskere fra RUDN University har fundet ud af, at hastigheden af ​​akkumulering af organisk kulstof i naturen, dyrkede, og forladt jord afhænger hovedsageligt af jordens type og sammensætning, og, i mindre grad, på den tid, der er gået, siden den ikke længere blev dyrket. Disse data vil hjælpe mere præcist med at beregne jordens frugtbarhed og den samlede mængde kulstof på planeten, samt forudsige klimaændringer. Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Geoderma .

Kulstof på Jorden er indeholdt ikke kun i form af kuldioxid CO ₂ , men også som forskellige organiske forbindelser:hos dyr, planter, og jord. Kulstofindholdet i jorden afhænger af mange faktorer:jordtype, klima, artssammensætning af bakterier, og typer af kulstofforbindelser.

Der er 220 millioner hektar forladt agerjord på verdensplan, ifølge De Forenede Nationers Fødevareprogram (FAO), hvoraf en fjerdedel er i Rusland. Det er af yderste vigtighed at forstå, hvordan landbrugs- og post-agricultural arealer akkumulerer og frigiver kulstof, for at opbygge et omfattende og præcist billede af dets naturlige kredsløb. Lange perioder med jordbearbejdning er kendt for at reducere mængden af ​​kulstof i jorden. Hvis pløjningen stopper, vegetationsdækket vokser tilbage, efterfulgt af niveauet af jordens kulstof. Så, det er vigtigt at forstå, hvordan det præcist forekommer i hver af mere end 30 jordtyper under forskellige geografiske og klimatiske forhold.

Leder af Center for Matematisk Modellering og Design af Bæredygtige Økosystemer ved RUDN Universitet, Yakov Kuzyakov, og hans kolleger fandt ud af præcis, hvordan ophøret med landbrugsaktiviteter på visse dyrkede arealer påvirker processerne med akkumulering og nedbrydning af kulstof i jorden.

Formålet med undersøgelsen var to typer jord. Den første var phaeozem:mørk jord, rig på humus og calcium, ligner chernozem, men karakteristisk for områder med et vådere klima. Prøverne af det blev indsamlet på territoriet af den tidligere løvskov i den europæiske del af Rusland. Den anden type var chernozem. Det blev samlet på stepperne i det sydlige Rusland. Jordforskere var interesserede i netop disse to typer, fordi de tilsammen udgør mere end halvdelen af ​​landets agerjord og op mod 44 procent af de efter 1991 forladte jorder.

Eksperterne indsamlede flere prøver af hver type jord:jord, der aldrig har været brugt i landbruget, agerjord, og tre eller fire prøver af forskellige jordtyper, der plejede at blive pløjet, men derefter forladt på forskellige tidspunkter.

Efter det, at finde kulstofforbindelser indeholdt i jorden, prøverne blev analyseret på forskellige måder:metoden til nuklear magnetisk resonans, differentiel scanning kalorimetri, og termogravimetri, blandt andre. Gaschromatografi hjalp med at bestemme hastigheden af ​​CO ₂ frigivelse fra jorden (hvilket indikerer mikrobiel aktivitet i den).

Forholdet mellem mængden af ​​CO ₂ frigivelse til mængden af ​​kulstof, der er tilbage i jorden, bestemmer kulstofforbindelsernes modstandsdygtighed over for nedbrydning og afspejler graden af ​​modstanden. Lavere værdier for hastigheden af ​​kuldioxidudvikling indikerer, at mere af det forbliver i jorden, hvilket betyder, at den er mere stabil, og omvendt.

Data indsamlet af RUDN-forskere viser, at kulstof frigives lettere fra jord, der er rig på kulhydrater:phaeozems. Jord, der er, så at sige, sværere at smelte, dvs. chernozems, indeholder flere aromatiske kulbrinter og frigiver kulstof langsommere. Derfor, fæosemer beskadiges hurtigere ved landbrugsbrug, og chernozems er sværere at ødelægge. På den anden side, kulstof gendannes hurtigere i fæozem. Stigningen i andelen af ​​kulstof i jorder, der er kommet sig fuldstændigt efter brug, sammenlignet med arealer i brug, udgjorde 134 pct. I mellemtiden, stigningen i chernozems var kun 38 procent. Efterhånden som alle typer jord blev genvundet, massen af ​​alle kulstofholdige forbindelser steg, med O-alkyl i spidsen - det udgjorde op til 53 procent af alt kulstof i jorden.

Stigningen i kuldioxidfrigivelse på grund af mikrobers respiration blev også observeret at stige, fra dyrket jord til jomfruelig og fuldt genvundet jord. Men i post-agricultural phaeozems, denne indikator var stadig to til tre gange højere end i chernozems med samme historie.

Jordforskere konkluderede, at det er den type jord, der er hovedfaktoren, der bestemmer 45 til 88 procent af forskellene i akkumulering og nedbrydning af kulstof i jorden. På samme tid, antallet af år, hvor jorden forblev i en forladt tilstand (fra fem til 35), spiller en sekundær rolle, og tegner sig kun for 7 til 39 procent af den samlede variabilitet.

Samlet set, chernozems indeholder mere nedbrydningsbestandigt kulstof, og phaeozems indeholder lettere nedbrydelige kulstofforbindelser.