Kemisk sammensætning af grundfjeld begrænser vegetationsvæksten i karstområder, viser forskning

Forskere har afsløret den kritiske rolle, som den kemiske sammensætning af grundfjeldet spiller for at begrænse vegetationsvæksten i nogle af verdens mest golde og stenede terræner.

Et team af internationale videnskabsmænd, herunder professor Tim Quine fra University of Exeter, har udført banebrydende ny forskning i vegetationsproduktivitet i en karstregion i det sydvestlige Kina.

Dækker omkring 15 procent af jordens landoverflade, Karst-terræner karakteriseres normalt som værende golde, stenet jord - normalt med huler og synkehuller - og et fravær af overfladesøer og vandløb.

Afgørende, områderne er godt sammenføjede, tæt kalksten fundet nær overfladen, og en moderat til kraftig nedbør - med vandet i stand til at trænge væk gennem klippen, opløse og fjerne kalkstenen, mens den går.

Mens denne topografi er kendt for at hindre vegetationsproduktivitet, den rolle, som grundfjeldets geokemi - det er dens kemiske sammensætning - spiller for at reducere plantevækst, er ikke blevet grundigt undersøgt.

I den nye undersøgelse, forskerholdet brugte en 'kritisk zonetilgang' - undersøgte et område, der strækker sig fra bunden af ​​det forvitrede grundfjeld til toppen af ​​vegetationskronen - på tværs af en typisk karst-region i det sydvestlige Kina.

De fandt betydelige variationer i den kemiske sammensætning af grundfjeldet på tværs af regionen, hvilket påvirkede både mængden og fordelingen af ​​jord. De opdagede, at dette, på tur, spillede også en central rolle i at kontrollere plantevækst.

Forskerne viste ikke kun, at planternes produktivitet ikke styres af både jordens og grundfjeldets evne til at tilbageholde vand, men også dette styres igen af ​​grundfjeldets geokemi.

Forskerholdet mener, at dette er særligt vigtigt, når der er mangel på vand - de varmeste tørreste måneder af året - og under tørke.

De mener også, at resultaterne er et centralt værktøj til at hjælpe myndigheder med at optimere arealanvendelsen, samt vurdering af økosystemers modstandsdygtighed og følsomhed over for klimaforandringer.

Undersøgelsen er publiceret i Naturkommunikation på onsdag, 13. maj 2020.

Professor Quine sagde:"Vores internationale team og tværfaglige kritiske zonetilgang har givet os uvurderlig indsigt i grundfjeldskontrol på vegetationsvækst i de ikoniske landskaber i Kinas Karst-zone. Vi har været i stand til at vise, at grundfjeldskemi giver os et værdifuldt kvantitativt mål for økosystemernes kapacitet til at tilbageholde det vand, der er afgørende for at opretholde plantevækst gennem tørre årstider og tørke."

Professor Hongyan Liu fra Peking University, og hovedefterforsker, sagde:"Vores forskning viser også den globale betydning af berggrundens indflydelse på vegetationens produktivitet. Vi valgte 12 af de vigtigste karstregioner i verden, 10 af dem viser signifikante forskelle i vegetationsproduktivitet på grund af grundfjeldets geokemi".

Professor Meersmans fra University of Liege sagde:"Denne undersøgelse fremhæver betydningen af ​​tværfaglig forskning på tværs af jord-, plante- og geovidenskab for at afdække virkningen og samspillet mellem forskellige nøglefaktorer, der bestemmer primærproduktionen i karst-regioner. I øvrigt, denne undersøgelse giver et grundlag for fremtidig forskning, der vurderer modstandsdygtigheden af ​​disse skrøbelige økosystemer, når de står over for klimaændringer og andre miljøtrusler."

Forskningen blev udført som en del af UK-China (NERC-NSFC) SPECTRA-projektet, kaldet Soil Processes and Ecological Services i Karst Kritiske Zone i det sydvestlige Kina, som har til formål at styrke den bæredygtige udvikling af en af ​​de fattigste regioner i Kina, Guizhou.

Guizhou karst -regionen, med en befolkning på 35 mio. er en af ​​de fattigste regioner i Kina med et BNP på mindre end 50 % af landsgennemsnittet. Som reaktion på miljøforringelsen og skiftende sociale forhold i Guizhou karst-regionen, den kinesiske regering har grebet ind for at fremme opgivelsen af ​​den mest forringede dyrkede jord og dens efterfølger til græsarealer, busk og skov.

SPECTRA-projektet er designet til at identificere de biologiske kontroller af næringsstoftilgængelighed, jorddannelse og tab, og deres reaktion på forstyrrelse, at levere det rige evidensgrundlag, der er nødvendigt for at informere beslutningstagningen om jordforvaltning i Guizhou-provinsen.

"Fjeldsgeokemi påvirker vegetationsvækst ved at regulere regolittens vandholdende kapacitet" er udgivet i Naturkommunikation .