Støv rejste tusinder af miles for at berige hawaiiansk jord

Med sit varme vejr og sandstrande, Hawaii er en magnet for turister hvert år. Dette unikke økosystem tiltrækker også jordbundsforskere, der er interesseret i, hvilke overraskelser der kan ligge under deres fødder.

I et nyligt papir offentliggjort i Geoderma, Europæiske forskere skitserer, hvordan de brugte Hawaiis rige jord til at studere den kritiske bevægelse af fosfor gennem miljøet. Ved bedre at forstå mængden og typen af ​​fosfor i jorden, de kan hjælpe afgrøder med at blive mere succesrige og bevare sundheden i vores økosystemer i de kommende år.

Projektet blev ledet af Agroscope-forskeren Dr. Julian Helfenstein, Prof. Emmanuel Frossard fra Institut for Jordbrugsvidenskab, ETH Zürich; og Dr. Christian Vogel, en forsker ved Federal Institute for Materials Research and Testing i Berlin.

Holdet brugte den canadiske lyskilde (CLS) ved University of Saskatchewan til at hjælpe med at analysere de forskellige typer fosfor i deres prøver og spore deres oprindelse.

"Nogle synkrotroner ønsker ikke at have snavs i deres strålelinjer, så det gør det vanskeligere at analysere jordprøver, " sagde Vogel. Derfor tog holdet til CLS, et anlæg, der prioriterer landbrugsforskning og hilser jordbundsvidenskabelige projekter velkommen. Vogel analyserede prøverne ved hjælp af forskellige spektroskopiteknikker på VLS-PGM-strålelinjen ved CLS, som bruger ekstremt stærkt lys.

Fosfor kommer generelt fra apatit fundet i grundfjeldet, Helfenstein forklarede. Så, gruppen var overrasket over at opdage, at noget af fosforet i deres forvitrede hawaiianske muldjordsprøver stammede fra støv, der var aflejret af luftstrømme. Dette støv, og det fosfor, der er indeholdt i rejste tusindvis af kilometer, før de slog sig ned på øen.

Forskere ville forvente at finde apatit i jord i tørre områder, hvor det ikke ville blive skyllet væk af nedbør. Så, at finde beviser for apatit i våd jord forbløffede forskerne.

"På den våde ende af gradienten, disse jorder er ekstremt forvitrede, så primær apatit var væk, men vi fandt stadig disse små apatitkorn i jorden sammen med kvarts, tyder på, at det kommer fra et andet sted. Det kommer ikke fra bunden, det kommer fra luften, " sagde Helfenstein.

Holdet samarbejdede med atmosfæriske fysikere, der brugte modellering til at spore støvets baglæns bane, at udpege de luftstrømme, som støvet havde rejst i, og apatittens oprindelse.

Frossard forklarede, at forlænget nedbør kan føre til meget gamle og forvitrede økosystemer, som forskerne ville forvente ville kollapse fra begrænset fosfor. Imidlertid, hvis apatit kommer fra et andet sted, som støv båret på luftstrømme, så vil du se sundt, produktive økosystemer. Dette hjælper med at forklare plantevækst på stærkt forvitret jord på Hawaii.

Frossard har arbejdet på klimasekvenser i årtier, herunder at studere klimagradienten i de canadiske prærier, og har fulgt nyheder fra CLS siden dens opførelse i 1999.

"Det, jeg ser her, er et meget kraftfuldt instrument - det faktum, at de giver os mulighed for at studere jord, er virkelig noget fantastisk. Det giver os mulighed for at forbedre vores viden inden for biologi og i jordkemi."

Teamet ser frem til at afdække flere miljøhemmeligheder i fremtiden.