Bodemademhaling is van fundamenteel belang in terrestrische ecosystemen, waar planten en microben de productie van koolstofdioxide die in de atmosfeer vrijkomt domineren. Het wetenschappelijke begrip van de processen die aan de bodemademhaling ten grondslag liggen, blijft onvolledig, waardoor ons vermogen om nauwkeurig te voorspellen hoe de wereldwijde koolstofcyclus zal reageren op het veranderende klimaat, wordt beperkt.

Om meer inzicht te krijgen in de factoren die bijdragen aan bodemademhaling, hebben wetenschappers een gepaarde gasmetingstechniek ontwikkeld om de verhouding tussen geproduceerde koolstofdioxide en verbruikte zuurstof te berekenen. In boomstammen en bodems wordt deze verhouding het schijnbare ademhalingsquotiënt (ARQ) genoemd.

Hoewel deze verhouding een nuttige biogeochemische tracer kan zijn, moeten wetenschappers eerst de bronnen van de variabiliteit beter inperken. Hilman et al. voerde een pilot-studie van 15 maanden uit in een mediterraan eikenbos in Odem, Golan Heights. Het team voerde seizoensgebonden metingen uit van bulk-bodemademhaling en de ARQ's van boomstam- en wortelweefsels van zowel bladverliezende als groenblijvende soorten. Ze namen ook luchtmonsters van onderliggende bodems.

De ARQ-waarden in de stengel- en grondmonsters waren veel lager dan de onderzoekers verwachtten te vinden voor de ademhaling in koolhydraatsubstraten. De auteurs schrijven deze variabiliteit toe aan niet-fotosynthetische kooldioxide-fixatie in de stengels en aan microbiële afbraak van stabiele bodemverbindingen die meer zuurstof nodig hebben.

Het team ontdekte ook dat de ARQ-metingen van bodem en lucht in het bos doorgaans hoger waren dan de ARQ's in bulk en lager dan de ARQ's van de wortel. De onderzoekers stellen dat deze verschillen het potentieel van deze techniek aantonen om autotrofe bronnen van bodemademhaling (die hun eigen voedsel kunnen synthetiseren) te onderscheiden van heterotrofe bronnen.

Deze bevindingen, gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research:Biogeosciences , demonstreren het sterke potentieel voor gepaarde gasmetingen om de processen te ontrafelen die bijdragen aan bodemademhaling. Een beter begrip van de variabiliteit in ARQ's zou informatie moeten opleveren die biogeochemici nodig hebben om deze techniek te ontwikkelen en cruciale ecosysteemprocessen beter te voorspellen.