Bodemwetenschappers van de RUDN University hebben ontdekt dat de snelheid van accumulatie van organische koolstof in het wild, gecultiveerd, en verlaten bodems hangt vooral af van het type en de samenstelling van de bodem, en, in mindere mate, op de verstreken tijd sinds het niet meer werd gekweekt. Deze gegevens zullen helpen om de bodemvruchtbaarheid en de totale hoeveelheid koolstof op de planeet nauwkeuriger te berekenen, evenals klimaatverandering voorspellen. De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Geodermie .

Koolstof op aarde zit niet alleen in de vorm van kooldioxide CO ₂ , maar ook als verschillende organische verbindingen:bij dieren, planten, en bodem. Het koolstofgehalte in de bodem hangt af van veel factoren:bodemtype, klimaat, soortensamenstelling van bacteriën, en soorten koolstofverbindingen.

Wereldwijd is er 220 miljoen hectare verlaten bouwland, volgens het Voedselprogramma van de Verenigde Naties (FAO), waarvan een kwart in Rusland. Het is van het grootste belang om te begrijpen hoe landbouwgronden en post-agrarische gronden zich ophopen en koolstof vrijgeven, om een ​​alomvattend en nauwkeurig beeld te krijgen van zijn natuurlijke cyclus. Het is bekend dat lange perioden van grondbewerking de hoeveelheid koolstof in de bodem verminderen. Als het ploegen stopt, de vegetatiebedekking groeit terug, gevolgd door het koolstofgehalte in de bodem. Dus, het is belangrijk om te begrijpen hoe het precies voorkomt in elk van de meer dan 30 bodemtypes onder verschillende geografische en klimatologische omstandigheden.

Het hoofd van het Centrum voor Wiskundige Modellering en Ontwerp van Duurzame Ecosystemen aan de RUDN University, Yakov Koezjakov, en zijn collega's ontdekten precies hoe de stopzetting van landbouwactiviteiten op bepaalde akkers de processen van accumulatie en afbraak van koolstof in de bodem beïnvloedt.

Het object van onderzoek was twee soorten grond. De eerste was phaeozem:donkere grond, rijk aan humus en calcium, gelijk aan chernozem maar kenmerkend voor gebieden met een natter klimaat. De monsters ervan werden verzameld op het grondgebied van het voormalige loofbos in het Europese deel van Rusland. Het tweede type was chernozem. Het werd verzameld in de steppen in het zuiden van Rusland. Bodemwetenschappers waren geïnteresseerd in precies deze twee soorten, omdat ze samen meer dan de helft van het landbouwareaal van het land uitmaken en tot 44 procent van het land dat na 1991 verlaten is.

De experts verzamelden verschillende monsters van elke grondsoort:grond die nog nooit in de landbouw is gebruikt, bouwgrond, en drie of vier monsters van verschillende gronden die vroeger werden geploegd, maar vervolgens op verschillende tijdstippen verlaten.

Daarna, om koolstofverbindingen in de bodem te vinden, de monsters werden op verschillende manieren geanalyseerd:de methode van kernmagnetische resonantie, differentiële aftastencalorimetrie, en thermogravimetrie, onder andere. Gaschromatografie hielp bij het bepalen van de CO .-snelheid ₂ vrijkomen uit de bodem (wat wijst op microbiële activiteit daarin).

De verhouding van de snelheid van CO ₂ afgifte aan de hoeveelheid koolstof die in de bodem achterblijft, bepaalt de weerstand van koolstofverbindingen tegen afbraak en geeft de mate van weerstand weer. Lagere waarden voor de snelheid van kooldioxide-evolutie geven aan dat er meer in de bodem achterblijft, wat betekent dat het stabieler is, en vice versa.

Uit gegevens van RUDN-wetenschappers blijkt dat koolstof makkelijker vrijkomt uit koolhydraatrijke bodems:phaeozems. Bodems die zijn, bij wijze van spreken, moeilijker te smelten, d.w.z. chernozems, meer aromatische koolwaterstoffen bevatten en koolstof langzamer afgeven. Daarom, phaeozems worden sneller beschadigd door gebruik in de landbouw, en chernozems zijn moeilijker te ruïneren. Anderzijds, koolstof wordt sneller hersteld in phaeozems. De toename van het aandeel koolstof in land dat na gebruik volledig is hersteld, vergeleken met land in gebruik, bedroeg 134 procent. Ondertussen, de toename van chernozems was slechts 38 procent. Omdat alle grondsoorten herstelden, de massa van alle koolstofhoudende verbindingen nam toe, met O-alkyl aan de leiding - het bedroeg tot 53 procent van alle koolstof in de bodem.

Er werd ook waargenomen dat de toename van de afgifte van kooldioxide door de ademhaling van microben toenam, van akkerland tot maagdelijke en volledig herstelde bodems. Maar in de post-agrarische phaeozems, deze indicator was nog steeds twee tot drie keer hoger dan in chernozems met dezelfde geschiedenis.

Bodemwetenschappers concludeerden dat het de grondsoort is die de belangrijkste factor is die 45 tot 88 procent bepaalt van de verschillen in de ophoping en afbraak van koolstof in de bodem. Tegelijkertijd, het aantal jaren dat het land in een verlaten staat bleef (van vijf tot 35) speelt een ondergeschikte rol, en is goed voor slechts 7 tot 39 procent van de totale variabiliteit.

Algemeen, chernozems bevatten meer ontledingsbestendige koolstof, en phaeozems bevatten gemakkelijker afgebroken koolstofverbindingen.