Met zijn warme weer en zandstranden, Hawaii is elk jaar een magneet voor toeristen. Dit unieke ecosysteem trekt ook bodemwetenschappers aan die geïnteresseerd zijn in welke verrassingen er onder hun voeten kunnen liggen.

In een recent artikel gepubliceerd in Geoderma, Europese onderzoekers schetsen hoe ze de rijke bodems van Hawaï gebruikten om de kritische beweging van fosfor door de omgeving te bestuderen. Door beter inzicht te krijgen in de hoeveelheid en het type fosfor in de bodem, ze kunnen gewassen helpen succesvoller te worden en de gezondheid van onze ecosystemen voor de komende jaren in stand te houden.

Het project werd geleid door Agroscope-wetenschapper Dr. Julian Helfenstein, Prof. Emmanuel Frossard van het Instituut voor Landbouwwetenschappen, ETH Zürich; en Dr. Christian Vogel, een onderzoeker aan het Federale Instituut voor Materiaalonderzoek en Testen in Berlijn.

Het team gebruikte de Canadian Light Source (CLS) van de Universiteit van Saskatchewan om de verschillende soorten fosfor in hun monsters te analyseren en hun oorsprong te volgen.

"Sommige synchrotrons willen geen vuil in hun bundellijnen, dus het maakt het moeilijker om bodemmonsters te analyseren, " zei Vogel. Daarom ging het team naar de CLS, een faciliteit die prioriteit geeft aan landbouwkundig onderzoek en bodemwetenschappelijke projecten verwelkomt. Vogel analyseerde de monsters met behulp van verschillende spectroscopietechnieken op de VLS-PGM-bundellijn bij CLS, die extreem fel licht gebruikt.

Fosfor komt over het algemeen uit apatiet dat in het gesteente wordt gevonden, Helfenstein uitgelegd. Dus, de groep was verrast om te ontdekken dat een deel van de fosfor in hun verweerde Hawaiiaanse Hawaiiaanse bovengrondmonsters afkomstig was van stof dat was afgezet door luchtstromingen. Dit stof, en de fosfor die erin zit, duizenden kilometers afgelegd voordat ze zich op het eiland vestigden.

Onderzoekers zouden verwachten dat apatiet zou worden aangetroffen in bodems in droge gebieden waar het niet zou worden weggespoeld door regenval. Dus, het vinden van bewijs van apatiet in natte bodems verbaasde de wetenschappers.

"Aan de natte kant van de helling, deze bodems zijn extreem verweerd, dus primaire apatiet was verdwenen, maar we vonden nog steeds deze kleine korrels apatiet in de grond samen met kwarts, suggereert dat het ergens anders vandaan komt. Het komt niet van onderaf, het komt uit de lucht, ', aldus Helfenstein.

Het team werkte samen met atmosferische fysici die modellering gebruikten om de achterwaartse baan van het stof te traceren, het lokaliseren van de luchtstromen waarin het stof was gereisd en de oorsprong van de apatiet.

Frossard legde uit dat langdurige regenval kan leiden tot zeer oude en verweerde ecosystemen waarvan onderzoekers zouden verwachten dat ze zouden instorten door beperkte fosfor. Echter, als apatiet ergens anders vandaan komt, als stof gedragen door luchtstromen, dan zul je gezond zien, productieve ecosystemen. Dit helpt de plantengroei op sterk verweerde bodems in Hawaï te verklaren.

Frossard werkt al tientallen jaren aan klimaatsequenties, inclusief het bestuderen van de klimaatgradiënt in de Canadese prairies, en volgt het nieuws van de CLS sinds de bouw in 1999.

"Wat ik hier zie is een zeer krachtig instrument - het feit dat ze ons in staat stellen om de bodem te bestuderen, is echt iets fantastisch. Het stelt ons in staat om onze kennis in de biologie en in de chemie van de bodem te verbeteren."

Het team kijkt ernaar uit om in de toekomst meer milieugeheimen te ontrafelen.