Föreställ dig att du är en kolmolekyl som flyter i atmosfären och ditt uppdrag är att ta dig därifrån ner i jorden och stanna där i årtionden.
Ditt första steg – glid in i en växt genom en öppen stomi.
Inuti växten går du igenom din första transformation:fotosyntes. Du kombineras med vatten (H2 0) och fotoner från solljus för att bli glukos (C6 H1 2 O6 ). Du är nu en del av växtens kropp. Härifrån finns det flera rutter till din destination, några som tar mycket längre tid än andra. Du kan bli en del av kroppen på en ko, eller en del av hennes gödsel. Du kanske är en del av en växt som blir trampad på jorden, eller så kanske du är en del av rötterna som med jämna mellanrum avlivas under jorden.
Vilken väg du än tar hamnar du till slut i jorden som organiskt material – en välsmakande måltid för jordmikrober. När de äter andas kol tillbaka till atmosfären som CO2 . Det betyder att om du ska utföra ditt uppdrag att vistas i jorden, måste du undvika dessa hungriga mikrober.
Hur kommer du undan och blir avstängd?
Det är pusslet som forskare har arbetat med, och de har nyligen upptäckt hur kolmolekyler flyr:genom mycket små porutrymmen i jorden.
Ett team av forskare under ledning av Alexandra Kravchenko fann att porerna i intervallet 30-150 µm (ungefär storleken på 1 till 3 människohår) kan fånga kolmolekyler, vilket gör dem oåtkomliga för de mikroorganismer som annars skulle kunna konsumera dem och skicka. Naturligtvis, ju fler av dessa små utrymmen det finns, desto mer kol binds effektivt i jorden. Att veta hur man skapar dessa miljöer kommer att hjälpa oss att binda mer kol, förbättra markens bördighet, förbättra foderproduktionen och vilda livsmiljöer och öka motståndskraften mot torka och översvämningar.
För att hjälpa oss med detta, under en nioårsperiod, studerade Alexandra Kravchenko och hennes team fem odlingssystem:kontinuerlig majs, majs med täckgrödor, en växelgräsmonokultur, ett poppelsystem med träd och undervegetation och inhemsk succession. I slutändan resulterade endast de två systemen med hög växtdiversitet, poppel och inhemsk succession, i högre nivåer av totalt kol.
"Vad vi hittade i den inhemska prärien, förmodligen på grund av all interaktion mellan rötterna hos olika arter, är att hela jordmatrisen är täckt av ett nätverk av porer. Därför är avståndet mellan de platser där koltillförseln sker och de mineralytor som det kan skyddas på mycket kort, säger Kravchenko. Att ha dessa lättillgängliga utrymningsvägar innebär att mer kol binds på lång sikt.
Kravchenko skriver att porerna på 30-150 µm är associerade med de mest aktiva mikroorganismerna som kan reagera snabbt på ökad koltillförsel. När dessa porer är spridda över hela jorden, som de var i de mer olika systemen som teamet studerade, är volymen av jordmatrisen som tar emot och skyddar produkterna från mikrobiell nedbrytning också större, och ju mer markkol samlas in. Så medan switchgrass-monokulturen hade den största rotmassan och skapade de små dåliga utrymmen som var nödvändiga, fanns det en frånvaro av den nödvändiga volymen av porutrymmen. När skiktet bredvid poren väl var mättat oxiderades det mesta av kolet till CO2 och återvände till atmosfären.
Vad detta säger oss är att enbart ökad biomassa, i form av överjordiska rester eller underjordiska rötter, inte nödvändigtvis hjälper oss att samla mer kol i jorden. Vi vet nu att inte bara växtsamhället hjälper till att bestämma det mikrobiella samhället i marken, utan genom att lägga till och förändra markens porutrymme hjälper de till att definiera var mikroorganismer kan leva och hur väl de kan fungera. Ju större det mikrobiella samhällets "fotavtryck" desto bättre är det för att behålla kol i jorden.
Vad kan du göra med detta?
Lärdomen är återigen att mångfald är viktigt. Om du tittar över din betesmark och ser en art, fundera på hur du kan lägga till fler. Vissa människor har funnit att allt som krävs är bättre beteshantering för att skapa en miljö som hjälper en större variation av växter att frodas och växa. Om du funderar på att sådd, prata med din leverantör eller med Natural Resources Conservation Service, Conservation District eller Extension personal i ditt område om vilken typ av blandningar som fungerar bäst för dig. Om du hanterar radgrödor, använd en mängd olika täckgrödor. Undvik monokulturer när det är möjligt.
För att lära dig ännu mer om vad Kravchenko och hennes team lärde sig, ladda ner och läs hennes tidskriftsartikel publicerad i Nature Communications .
