Terwijl de planeet opwarmt door een teveel aan koolstofdioxide in de atmosfeer, een oplossing om die koolstof naar beneden te halen - of in ieder geval een groot deel ervan - ligt stil onder ons.

Organische stof in de bodem - gemaakt van ontbindende planten, dierlijk en microbieel weefsel - is wat gezond, levendige grond van gewoon vuil. Ongeveer 3% van de productieve landbouwgronden, organische stof in de bodem is een effectieve "koolstofput" die kan opslaan, in de grond, de kooldioxideplanten halen uit de atmosfeer. Naast het verminderen van de uitstoot van fossiele brandstoffen, het gebruik van bodems als enorme koolstofputten wordt beschouwd als een belangrijke strategie in de strijd tegen klimaatverandering.

Het effectief en duurzaam opbouwen van organische stof in de bodem vereist een dieper begrip van de vorming ervan, doorzettingsvermogen en functie. En volgens wetenschappers van de Colorado State University, niet alle organische stof in de bodem is gelijk geschapen.

Een reeks onderzoeken onder leiding van CSU-bodemwetenschapper Francesca Cotrufo biedt een nieuw genuanceerd begrip van verschillende componenten van organisch bodemmateriaal die kunnen worden vergroot door middel van verschillende beheerstrategieën. Publiceren in Global Change Biologie , Cotrufo en co-auteurs Jocelyn Lavallee en Jennifer Soong stellen een raamwerk vast voor het classificeren van bodemorganisch materiaal in twee brede categorieën die fundamenteel verschillend zijn in oorsprong en samenstelling. In een verwante studie in Natuur Geowetenschappen , Cotrufo leidde een experimenteel en statistisch onderzoek naar deze componenten van organisch bodemmateriaal in Europese bossen en graslanden.

Alleen door de diversiteit van de organische stof in de bodem te erkennen, kan de wetenschap, overheid en landbouw gaan verder met koolstofvastlegging om het tij van klimaatverandering te helpen keren en tegelijkertijd de gezondheid van onze bodems te verbeteren, zeggen de wetenschappers.

"Vanwege duizenden jaren historisch landgebruik en conventionele landbouw, we hebben bijgedragen aan de consumptie van organisch materiaal in de bodem en de uitstoot van koolstof uit de bodem in de atmosfeer, " zegt Cotrufo, een professor in de afdeling Bodem- en Gewaswetenschappen en senior wetenschapper in het Natural Resource Ecology Laboratory. "Nutsvoorzieningen, we hebben de mogelijkheid om het terug te zetten."

Twee verschillende zwembaden

Die kans, Cotrufo en collega's zeggen, komt met het idee dat organische stof in de bodem twee belangrijke componenten heeft.

De eerste heet "deeltjesvormige organische stof, " gemaakt van lichtgewicht, gedeeltelijk verteerde planten en schimmelresten die van korte duur zijn en niet goed beschermd zijn.

De tweede is "mineraal-geassocieerde organische stof, " grotendeels gemaakt van bijproducten van de ontbinding van microben die zich chemisch binden aan mineralen in de bodem. Dit soort materie is veerkrachtiger en kan eeuwenlang in de grond blijven bestaan.

Inzichten over de vorming van deze verschillende bodemklassen kwamen voort uit eerder werk dat Cotrufo in 2013 publiceerde totstandbrenging van een "microbieel-efficiëntie-mineraalstabilisatiekader" dat de manier waarop wetenschappers begrijpen hoe organisch materiaal in de bodem blijft bestaan, heeft getransformeerd. Cotrufo en collega's stelden voor dat microbiële afbraak van plantaardig materiaal kan werken als stabilisator voor organisch bodemmateriaal; eerder werd gedacht dat voor het behoud van koolstof in de bodem de ontbinding een halt zou worden toegeroepen.

Cotrufo noemt fijnstof de "rekening" van de bodem. Het draait continu om en ondersteunt de kringloop van voedingsstoffen, maar vereist regelmatige afzettingen om vitaal te blijven. Mineraal-geassocieerde organische stof, dan, is de "spaarrekening":deze krijgt een kleiner deel van de deposito's, maar is inherent stabieler.

Conventionele landbouw, Cotrufo zegt, heeft ertoe geleid dat we onze betaalrekening hebben uitgeput en zijn gaan leven van ons spaargeld. Dit gebeurt omdat boerderijen weinig gewassen selecteren met een minimale wortelproductie, het oogsten van een groot deel van de bovengrondse biomassa, en het handhaven van weinig en chemisch homogene input van planten in de bodem.

Aanwijzingen uit de natuur

Door aanwijzingen uit de natuur te nemen en te begrijpen hoe natuurlijke prairies en bossen hun bodemcontrole en spaarrekeningen beheren, er zijn meer vooruitstrevende strategieën mogelijk om de landbouw en het landgebruik duurzamer te maken, zegt Cotrufo. Om een ​​gezonde bodem te regenereren die overtollige koolstof kan opvangen, beide soorten bodembassins moeten worden vergroot, zij voegt toe.

Inschrijven Natuur Geowetenschappen , de onderzoekers toonden aan dat Europese graslanden en bossen met symbiotische partnerschappen tussen schimmels en planten meer bodemkoolstof opslaan in stikstof-eisende mineraal-geassocieerde organische stof. Maar bossen die afhankelijk zijn van symbiose met andere schimmelsoorten slaan meer koolstof op in fijnstof, die gevoeliger is voor verstoring, maar heeft een lagere stikstofbehoefte en kan koolstof voor onbepaalde tijd accumuleren.

Cotrufo zal blijven onderzoeken hoe fijnstof en mineraal-geassocieerde bodem organische stof wordt verdeeld, met plannen om Amerikaanse landmetingen in haar datasets op te nemen. Cotrufo werd onlangs ook uitgeroepen tot de Nutrien Distinguished Scholar of Agricultural Sciences bij CSU, een eenjarige prijs van $ 12, 000 gereserveerd voor vooraanstaande faculteiten die een aanzienlijke impact hebben op hun vakgebied.