Twee factoren die een sleutelrol spelen bij klimaatverandering - verhoogde klimaatopwarming en verhoogde ozonniveaus - lijken schadelijke effecten te hebben op de wortels van sojabonen. hun relatie met symbiotische micro-organismen in de bodem en de manier waarop de planten koolstof vastleggen.

De resultaten, gepubliceerd in de editie van 9 juli van wetenschappelijke vooruitgang , tonen weinig veranderingen aan de plantscheuten bovengronds, maar enkele verontrustende resultaten onder de grond, inclusief een toegenomen onvermogen om koolstof vast te houden dat in plaats daarvan als broeikasgas in de atmosfeer wordt vrijgegeven.

Onderzoekers van de North Carolina State University onderzochten het samenspel van opwarming en verhoogde ozonniveaus met bepaalde belangrijke ondergrondse organismen - arbusculaire mycorrhiza-schimmels (AMF) - die chemische interacties bevorderen die koolstof in de grond vasthouden door de afbraak van organisch bodemmateriaal te voorkomen, waardoor het ontsnappen van koolstof uit het ontbindende materiaal wordt gestopt.

"Het vermogen om koolstof vast te leggen is erg belangrijk voor de productiviteit van de bodem - naast de schadelijke effecten van toenemende broeikasgassen wanneer deze koolstof ontsnapt, " zei Shuijin Hu, hoogleraar plantenpathologie bij NC State en corresponderende auteur van het artikel.

Aanwezig in de wortels van ongeveer 80% van de planten die op het land groeien, AMF heeft een win-win relatie met planten. AMF haalt koolstof uit planten en levert stikstof en andere nuttige bodemvoedingsstoffen die planten nodig hebben om te groeien en zich te ontwikkelen.

In de studie, onderzoekers zetten percelen sojabonen op met verhoogde luchttemperaturen van ongeveer 3 graden Celsius, percelen met hogere ozonniveaus, plots met hogere niveaus van zowel opwarming als ozon, en controleplots zonder aanpassingen. De resulterende experimenten toonden aan dat opwarming en verhoogde ozonniveaus de wortels van sojabonen dunner maken omdat ze middelen besparen om de voedingsstoffen te krijgen die ze nodig hebben.

Sojacultivars zijn vaak gevoelig voor ozon, zei Hu. De ozonniveaus zijn de afgelopen tien jaar in sommige delen van de Verenigde Staten enigszins stabiel gebleven of zelfs gedaald, maar zijn in gebieden met een snelle industrialisatie dramatisch gestegen, zoals India en China, bijvoorbeeld.

"Het is aangetoond dat ozon en opwarming zeer belastend zijn voor veel gewassen - niet alleen sojabonen - en veel grassen en boomsoorten, " zei Hu. "Ozon en opwarming maken de planten zwak. Planten proberen de opname van voedingsstoffen te maximaliseren, dus hun wortels worden dunner en langer omdat ze voldoende grond nodig hebben voor hulpbronnen. Deze zwakte resulteert in een vermindering van AMF en snellere wortel- en schimmelhyfenomzettingen, wat de afbraak stimuleert en koolstofvastlegging bemoeilijkt. Deze trapsgewijze gebeurtenissen kunnen ondergronds ingrijpende gevolgen hebben, hoewel de plantscheuten in sommige gevallen normaal lijken."

Hu zei dat hij verrast was dat de scheuten van de plant niet erg werden aangetast door de spanningen van opwarming en ozon; de biomassa van plantenbladeren in zowel controle- als experimentele plots was ongeveer hetzelfde.

Misschien nog verrassender, Hu zei dat meer opwarming en ozon het type AMF veranderden dat sojaplanten koloniseert.

De studie toonde aan dat de niveaus van een AMF-soort genaamd Glomus afnamen met meer opwarming en ozon, terwijl een soort genaamd Paraglomus toenam.

"Glomus beschermt organische koolstof tegen microbiële afbraak, terwijl Paraglomus efficiënter is in het opnemen van voedingsstoffen, Hu zei. "We hadden niet verwacht dat deze gemeenschappen op deze manier zouden veranderen."

Hu is van plan om de systemen rond koolstofvastlegging in de bodem en andere broeikasgasemissies door de bodem te blijven bestuderen, zoals lachgas, of Nee ₂ O.