Wetenschappers hebben de cruciale rol onthuld die de chemische samenstelling van gesteente speelt bij het beperken van vegetatiegroei in enkele van 's werelds meest kale en rotsachtige terreinen.

Een team van internationale wetenschappers, waaronder professor Tim Quine van de Universiteit van Exeter, heeft baanbrekend nieuw onderzoek gedaan naar de productiviteit van vegetatie in een karstgebied in het zuidwesten van China.

Ongeveer 15 procent van het aardoppervlak beslaat, karstterreinen worden meestal gekenmerkt als kaal, rotsachtige grond - meestal met grotten en zinkgaten - en een afwezigheid van oppervlaktemeren en beken.

Cruciaal, de gebieden zijn goed verbonden, dichte kalksteen gevonden in de buurt van het oppervlak, en een matige tot zware regenval - waarbij het water door de rots kan wegsijpelen, oplossen en verwijderen van de kalksteen als het gaat.

Hoewel bekend is dat deze topografie de productiviteit van de vegetatie belemmert, de rol die geochemie van het gesteente - dat is de chemische samenstelling ervan - speelt bij het verminderen van de plantengroei is niet uitgebreid bestudeerd.

In de nieuwe studie het onderzoeksteam gebruikte een 'kritische zone-benadering' - het bestuderen van een gebied dat zich uitstrekt van de basis van het verweerde gesteente tot de top van het bladerdak - over een typisch karstgebied in het zuidwesten van China.

Ze vonden significante variaties in de chemische samenstelling van het gesteente in de hele regio, die zowel de hoeveelheid als de verdeling van de grond beïnvloedde. Ze ontdekten dat dit, beurtelings, speelde ook een cruciale rol bij het beheersen van de plantengroei.

De onderzoekers toonden niet alleen aan dat de productiviteit van planten niet wordt gecontroleerd door zowel de bodem als het vermogen van de bodem om water vast te houden, maar ook dit wordt op zijn beurt gecontroleerd door de geochemie van het gesteente.

Het onderzoeksteam is van mening dat dit vooral belangrijk is wanneer er een tekort aan water is - de heetste droogste maanden van het jaar - en tijdens droogtes.

Ze zijn ook van mening dat de bevindingen een cruciaal hulpmiddel zijn om autoriteiten te helpen het landgebruik te optimaliseren, evenals het beoordelen van de veerkracht van ecosystemen en de gevoeligheid voor klimaatverandering.

De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie op woensdag, 13 mei 2020.

Professor Quine zei:"Ons internationale team en onze interdisciplinaire benadering van de kritische zone hebben ons een onschatbaar inzicht gegeven in de controle op de vegetatiegroei in de iconische landschappen van de Chinese Karst-zone. We hebben kunnen laten zien dat de chemie van het gesteente ons een waardevolle kwantitatieve maatstaf voor het vermogen van ecosystemen om het water vast te houden dat essentieel is om de plantengroei te ondersteunen tijdens droge seizoenen en droogtes."

Professor Hongyan Liu van de Universiteit van Peking, en hoofdonderzoeker, zei:"Ons onderzoek toont ook het wereldwijde belang aan van de invloed van gesteente op de productiviteit van vegetatie. We selecteerden 12 van de belangrijkste karstgebieden ter wereld, 10 daarvan vertonen significante verschillen in vegetatieproductiviteit als gevolg van geochemie van het gesteente".

Professor Meersmans van de Universiteit van Luik zei:"Deze studie benadrukt het belang van interdisciplinair onderzoek over de grenzen van bodem-, plant- en geowetenschappen om de impact en het samenspel te ontrafelen van verschillende sleutelfactoren die de primaire productie in karstregio's bepalen. Bovendien, de huidige studie biedt een basis voor toekomstig onderzoek naar de veerkracht van deze kwetsbare ecosystemen wanneer ze worden geconfronteerd met klimaatverandering en andere bedreigingen voor het milieu."

Het onderzoek is uitgevoerd als onderdeel van het SPECTRA-project UK-China (NERC-NSFC), genaamd Bodemprocessen en Ecologische Diensten in de Karst Critical Zone van Zuidwest-China, die tot doel heeft de duurzame ontwikkeling van een van de armste regio's van China te verbeteren, Guizhou.

Het karstgebied van Guizhou, met een bevolking van 35 miljoen, is een van de armste regio's in China met een BBP van minder dan 50% van het nationale gemiddelde. Als reactie op de verslechtering van het milieu en de veranderende sociale omstandigheden in de karstregio van Guizhou, de Chinese regering heeft ingegrepen om het opgeven van de meest aangetaste landbouwgrond en de opvolging ervan in grasland te bevorderen, struik en bos.

Het SPECTRA-project is bedoeld om de biologische controles op de beschikbaarheid van nutriënten te identificeren, bodemvorming en verlies, en hun reactie op verstoring, het verstrekken van de rijke bewijsbasis die nodig is om de besluitvorming over landbeheer in de provincie Guizhou te informeren.

"Gesteente-geochemie beïnvloedt de groei van vegetatie door de regolith-watervasthoudende capaciteit te reguleren" is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .