Gezonde bodem bevat koolstof - en een mysterie. Een deel van de koolstof blijft millennia in de bodem achter, maar sommige ontleedt snel en ontsnapt in de atmosfeer.

Het laatste onderzoek van Ganga Hettiarachchi, Kansas State University hoogleraar bodem- en milieuchemie bij de afdeling agronomie, helpt wetenschappers dit mysterie op te lossen.

Wetenschappers die koolstof in de bodem willen houden, dachten eerder dat sommige soorten koolstof stabieler waren dan andere, maar recent werk heeft gesuggereerd dat alle koolstof afbreekbaar is. Hettiarachchi en haar onderzoeksteam hebben een nieuwe techniek toegepast om bodemchemie te bestuderen en hebben direct bewijs gevonden dat de omgeving en managementpraktijken een grote invloed hebben op de koolstofstabiliteit van de bodem.

hun studie, "Onderzoek op submicronniveau onthult de ontoegankelijkheid van gestabiliseerde koolstof in microaggregaten in de bodem, " is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , een natuurwetenschappelijk tijdschrift.

Hettiarachchi leidde een team dat chemische informatie in kleine bodemmonsters in kaart bracht door beeld- en analysetechnieken aan te passen die op andere gebieden worden gebruikt, zoals materiaal- en biologische wetenschappen. Met behulp van scanning transmissie röntgenmicroscopie in combinatie met nabije rand röntgenabsorptie fijne structuur spectroscopie, bekend als STXM-NEXAFS, voor bodem - plus het analyseren van de gegevens - was een uitdaging, maar het zorgde voor gelijktijdige verzameling van zowel ruimtelijke als chemische/fysische informatie. Hettiarachchi zei dat het jarenlange project waardevolle resultaten opleverde.

"We weten dat de bodem de potentie heeft om een ​​'put' voor koolstof te zijn, " zei ze. "De mechanismen van koolstofopslag begrijpen, of beslaglegging, kan ons helpen bij het kiezen van managementpraktijken die koolstofvastlegging aanmoedigen."

Koolstofvastlegging helpt boeren de bodem gezond en productief te houden en beschermt tegen klimaatvariabiliteit. Uit het onderzoek van Hettiarachchi bleek dat beheerspraktijken zonder grondbewerking en vruchtwisselingen de koolstof in de bodem op de lange termijn hielpen beschermen. De onderzoekers gebruikten grondmonsters die uit Brazilië kwamen, een tropisch agro-ecosysteem, onder deze beheerpraktijken voor een periode van 25 jaar. Voorbereiding van monsters vereist verzadiging met water, snap ze invriezen met vloeibare stikstof, ze snijden met een diamanten mes en ze vervolgens meenemen om spectromicroscopische gegevens te verzamelen bij Advanced Light Source in Berkeley, Californië, en Canadese lichtbron in Saskatoon, Saskatchewan. Het team gebruikte traditionele bulkgrondanalysetechnieken om hun resultaten aan te vullen.

"Hoewel het een uitdaging was, de techniek die we gebruikten is een zeer krachtige techniek, " zei Pavithra Pitumpe Arachchige, een postdoctoraal onderzoeker die als promovendus met Hettiarachchi aan het project werkte. "We waren in staat om de samenstelling van zeer kleine bodemaggregaten in beeld te brengen en te bestuderen met behouden natuurlijke omstandigheden."

"Het toepassen van nieuwe technieken op de koolstofchemie in de bodem zorgt voor een beter begrip van de rol die het bodemmicrobioom speelt in het lot van koolstof in de bodem, " zei Chuck Rijst, universiteitshoogleraar agronomie. "Koolstof is de sleutel tot bodemgezondheid en milieu."

De groep bestudeert ook bodems in Kansas en er komen binnenkort meer publicaties aan. Hettiarachchi zei dat het testen van grond uit contrasterende klimaten en agro-ecosystemen belangrijk was omdat tropische omgevingen een snelle afbraak van bodemkoolstof stimuleren.

"Zelfs daar, bepaalde managementpraktijken en complexe vruchtwisselingen helpen, " ze zei.