Organisch materiaal toegevoegd door plantenwortels en microben zorgt voor voedzaam snoep voor de bodem. Letterlijk. Vrijgekomen cellulaire suiker versterkt het vasthouden van water en voedingsstoffen, en onderhoudt de poreuze aarde, volgens nieuw onderzoek van Cornell in Vooruitgang in watervoorraden .

Wetenschappers onderzochten computersimulaties en voerden experimenten uit om de effecten en het gedrag van glucose in kleigrond te ontrafelen, specifiek minerale nanoporiën. Het werk groef in de chemische processen die welwillende watervallen in bodemspleten bevorderen.

"Vraag een willekeurige amateur-tuinier, als je de juiste mix van organische stoffen en mineralen hebt, dat is beter voor de bodem, " zei hoofdauteur Ludmilla Aristilde, assistent-professor biologische en milieutechniek. "Organische stoffen en mineralen helpen de bodem water vast te houden en zorgen voor meer porositeit; het helpt de bodem om te ademen. Nu we weten hoe de chemische en fysische processen werken, we kunnen deze verschijnselen benutten voor landbouwvoordelen."

Plantenwortels en bodemmicroben scheiden suikers af die helpen om vocht om hen heen te behouden en hen op hun beurt helpen om te gaan met droge of langdurige droogte. Wat niet bekend was, was hoe de alomtegenwoordige aanwezigheid van eenvoudige organische stoffen - zoals de uitgescheiden suikers - de hydrodynamica van de bodem beïnvloedde.

"Zie de grond als een spons, " zei Aristilde, die zei dat sponzen krimpen en zeer kleine poriën hebben als ze volledig zijn opgedroogd, waardoor ze moeilijk snel te reconstitueren bij opnieuw bevochtigen. "Op een soortgelijke manier, als een grond volledig opdroogt, de resulterende uitdroging kan leiden tot de dood van nuttige microben."

Aristilde en haar studenten ontdekten dat glucose helpt de grond vochtig te houden door watermoleculen en metaalvoedingsstoffen chemisch op te vangen in de nanoporiënruimte. Door deze opsluiting kan de minerale nanoporie open blijven en effectiever worden in het absorberen van meer water.

"Glucose houdt de porieruimte beschikbaar en levensvatbaar voor het vasthouden van vocht in bodemspleten, net zoals een klein beetje water een spons vochtig houdt, " ze zei.

Tot nu toe wisten wetenschappers heel weinig over de werking van organische suikers in de bodem. Hoewel er verschillende dynamische chemische interacties plaatsvonden, de onderzoekers onthulden ook hoe glucose de immobilisatie van voedingszouten in de bodem verhoogde, terwijl het de vochtretentie verbeterde.

Koppelingstheorie en experimentele bevindingen, de studie wierp licht op de moleculaire-naar-nanoschaal mechanismen die de opsluiting van watermoleculen in met suiker verrijkte klei-nanoporiën regelen.

Zei Aristilde:"Begrijpen hoe suikers en verwante moleculen de hydrodynamica in bodems beïnvloeden, kan extra inzicht geven in het beheer van waterretentie in droogtegevoelige bodems."