Als het gaat om het toevoegen van koolstof aan de bodem, presteren niet alle bodembedekkers even goed, volgens een team van onderzoekers wiens nieuwe studie voor het eerst de ongelijkheid aan het licht bracht.

Het onderzoek, een samenwerking tussen de universiteiten van Penn State, Clemson en Cornell, kan leiden tot manieren om meer koolstof vast te leggen in landbouwbodems, volgens co-auteur Jason Kaye, hoogleraar bodembiogeochemie aan Penn State's College of Agricultural Sciences. Landbouwbodems beslaan ongeveer een derde van het wereldwijde landoppervlak en de bodem is het grootste reservoir voor koolstof op aarde.

Met behulp van planten en microben kan de bodem koolstof uit de atmosfeer halen en in de grond vasthouden, wat de klimaatverandering helpt te verminderen, legt Kaye uit, wiens onderzoeksgroep al twee decennia experimenteert met bodembedekkers. Tegelijkertijd, voegde hij eraan toe, is koolstof in de bodem cruciaal voor het ondersteunen van plantengroei, omdat het helpt om gezondere, meer vruchtbare bodems te creëren.

"Ik denk dat we ons op een nationaal cruciaal punt bevinden waar we nadenken over het vastleggen van koolstof in landbouwbodems en ons afvragen of bodembedekkers een belangrijk hulpmiddel kunnen zijn om dat te doen," zei hij. "Er zijn veel vragen over hoeveel koolstof kan worden opgeslagen en welke soorten koolstof. Dit onderzoek heeft dus echt opmerkelijke implicaties."

Om tot hun conclusies te komen, hebben de onderzoekers bodemmonsters genomen onder monoculturen (een enkel gewas in een bepaald gebied) van bodembedekkers die tot drie functionele plantentypen behoren:een peulvrucht (karmozijnrode klaver), een gras (triticale, een kruising tussen tarwe en rogge), en een brassica (canola), evenals een mengsel van deze drie soorten. De percelen maakten deel uit van een langdurig experiment met dekgewassen in het Russell E. Larson Agricultural Research Center van Penn State in het centrum van Pennsylvania.

De onderzoekers maten twee soorten koolstof in de bodem:fijnstof, organisch materiaal en mineraal-geassocieerd organisch materiaal. De eerste is de koolstof die voornamelijk afkomstig is van plantaardig materiaal dat in de grond valt en uiteenvalt in kleine deeltjes; de laatste is de koolstof die fysiek of chemisch wordt gebonden aan bodemmineralen, zoals klei. Bij beide processen zijn bacteriën en schimmels in de bodem betrokken.

Vóór dit onderzoek was de relatie tussen de twee soorten bodemkoolstof en bodembedekkers niet goed begrepen, aldus de onderzoekers. Organische stofdeeltjes zijn een relatief kortlevende vorm van bodemkoolstof, die vaak binnen enkele jaren wordt afgebroken door bodemmicroben. Hoewel dit betekent dat het geen vorm van koolstofvastlegging op lange termijn vertegenwoordigt, helpt de afbraak en kringloop van fijnstofdeeltjes de plantengroei te ondersteunen.

Aan de andere kant is mineraal-geassocieerde organische stof een meer persistente vorm van bodemkoolstof die decennia of zelfs eeuwen in de bodem kan blijven. Het verhogen van de hoeveelheid van dat type bodemkoolstof kan helpen om koolstof gedurende langere perioden uit de atmosfeer te houden.

De onderzoekers publiceerden onlangs hun bevindingen in Global Change Biology , meldend dat het gehalte aan organische koolstof in de bodem hoger was in alle behandelingen van bodembedekkers dan in braakliggende percelen. Vergeleken met de peulvrucht hadden bodems onder monoculturen van gras en koolsoorten een hoger aandeel plantaardig koolstof in fijnverdeeld organisch materiaal. Daarentegen hadden bodems onder peulvruchten een grotere accumulatie van microbieel afgeleide koolstof in mineraal-geassocieerd organisch materiaal.

De onderzoeksresultaten onthulden voor het eerst dat het mengsel van bodembedekkers bijdroeg aan een hogere concentratie van van planten afgeleide verbindingen in fijnverdeeld organisch materiaal, legde Ziliang Zhang uit, die het onderzoek leidde. Toen het onderzoek werd uitgevoerd, voerde hij als postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Plant- en Milieuwetenschappen van Clemson University de enorme hoeveelheid bodem- en gegevensanalyses uit die bij het onderzoek betrokken waren.

"In termen van de wereldwijde koolstofcyclus, is het belangrijk om te begrijpen hoe koolstof van planten in de bodem terechtkomt en hoe lang het daar blijft", zei hij. "Deze studie bevordert ons fundamentele begrip van hoe we de wereldwijde koolstofcyclus kunnen beheren. Onze ontdekking dat de verschillende plantensoorten de neiging hebben om verschillende soorten koolstof te creëren - waarvan we denken dat ze een verschillende levensduur in de bodem hebben - is significant."

Het identificeren van manieren om koolstof in de bodem op te bouwen is een belangrijke onderzoeksprioriteit geworden voor klimaatduurzaamheid en voedselzekerheid, merkte Kaye op, terwijl tegelijkertijd het vermogen van de bodem om de landbouwproductie te ondersteunen wordt vergroot.

"Onze bevindingen tonen aan dat het opnemen van een diversiteit aan gewastypes op boerderijen van cruciaal belang is voor het verhogen van zowel de korte als de lange termijn koolstof in de bodem," zei hij. "Dit onderzoek geeft boeren een voorbeeld van hoe ze klimaatvriendelijke, vruchtbare bodems kunnen bouwen. En wetenschappers moeten rond dit concept strategieën identificeren die een balans vinden tussen het helpen van planten op korte termijn en het vasthouden van koolstof voor de lange termijn ." + Verder verkennen

Hoe meer koolstof in de bodem op te slaan tijdens klimaatverandering