Den här historien kommer till oss från Anne Manning vid Colorado State University. Det är till hjälp för vårt samhälle eftersom det ger oss en bättre förståelse för vad som händer i jorden under våra fötter när vi arbetar för att förbättra jordens hälsa. Det visar sig att det finns två olika sorters organiskt material i jorden – en som rör sig genom systemet och en som är mer permanent. I kombination med vår senaste artikel om upptäckten av hur man kan behålla kol i jorden kan vi se att när vi hanterar bete för att ge mångfald så gör vi ett mycket viktigt arbete!
Organiskt material i jorden - gjord av sönderfallande växt-, djur- och mikrobiell vävnad - är det som skiljer frisk, levande jord från vanlig smuts. Jordens organiskt material utgör cirka 3 % av produktiva jordbruksjordar och är en effektiv "kolsänka" som kan lagra koldioxidväxterna som drar från atmosfären. Att använda jordar som stora kolsänkor anses vara en nyckelstrategi för att förbättra markens hälsa och bekämpa klimatförändringar.
Att samla organiskt material i marken på ett effektivt och hållbart sätt kräver en djupare förståelse för dess bildning, uthållighet och funktion. Och enligt Colorado State Universitys forskare skapas inte allt organiskt material i jorden lika.
En uppsättning studier ledda av CSU:s markforskare Francesca Cotrufo erbjuder en nyanserad förståelse för olika markorganiska materialkomponenter som kan ökas genom olika förvaltningsstrategier. Cotrufo och medförfattarna Jocelyn Lavallee och Jennifer Soong publicerade i Global Change Biology ett ramverk för att klassificera organiskt material i jorden i två breda kategorier som är fundamentalt olika i ursprung och sammansättning. I en relaterad studie i Nature Geoscience , ledde Cotrufo en experimentell och statistisk undersökning av dessa markorganiska komponenter i europeiska skogar och gräsmarker.
Genom att erkänna mångfalden av organiskt material i marken kan vi gå vidare med kolbindning för att öka hälsan hos våra jordar och hjälpa till att minska kolet i atmosfären, säger forskarna.
"På grund av tusentals år av historisk markanvändning och konventionellt jordbruk har vi bidragit till att konsumera organiskt material i marken och släppa ut kol från marken till atmosfären", säger Cotrufo, professor vid institutionen för mark- och växtvetenskap och senior vetenskapsman i naturresursekologilaboratoriet. "Nu har vi möjlighet att lägga tillbaka det."
Organiskt material i jorden – ett checkkonto och ett sparkonto
Den möjligheten, säger Cotrufo och kollegor, kommer med att tänka på organiskt material i marken som har två huvudkomponenter.
Den första kallas "partikelformigt organiskt material", som består av lätta, delvis nedbrutna växter och svamprester som är kortlivade och inte väl skyddade.
Den andra är "mineralassocierat organiskt material", till stor del gjord av biprodukter från nedbrytningen av mikrober som kemiskt binder till mineraler i jorden. Denna typ av materia är mer motståndskraftig och kan bestå i marken i århundraden.
Insikter kring bildandet av dessa olika klasser av jord växte från tidigare arbete Cotrufo publicerade 2013, och etablerade ett "mikrobiellt effektiv mineral-stabiliseringsramverk" som förändrade hur forskare förstår hur organiskt material kvarstår i jordar. Cotrufo och kollegor föreslog att mikrobiell nedbrytning av växtmaterial kan fungera som en stabilisator för organiskt material i jorden; man trodde tidigare att bevarandet av kol i marken skulle kräva att nedbrytningen stoppades.
Cotrufo kallar partikelformigt organiskt material för jordars "kontrollkonto". Det vänder sig kontinuerligt och stödjer näringscirkulationen men kräver regelbundna avlagringar för att hålla sig vital. Mineralassocierat organiskt material är alltså "sparkontot":det får en mindre del av avlagringarna men är i sig mer stabilt.
Konventionellt jordbruk, säger Cotrufo, har fått oss att tömma vårt checkkonto och börja leva på våra besparingar. Detta beror på att gårdar väljer få grödor med minimal rotproduktion, skördar mycket av biomassan ovan jord och upprätthåller få och kemiskt homogena växttillförsel i marken.
Genom att ta ledtrådar från naturen och förstå hur naturliga prärier och skogar hanterar sina markkontroller och sparkonton, är mer framåtblickande strategier möjliga för att öka jordbruket och markanvändningen för att bli mer hållbar, säger Cotrufo. För att återskapa frisk jord som kan fånga upp överskott av kol måste båda typerna av jordpooler utökas, tillägger hon.
Skriver i Nature Geoscience , visade forskarna att europeiska gräsmarker och skogar med symbiotiska partnerskap mellan svampar och växter lagrar mer markkol i kväve-krävande mineralassocierat organiskt material. Men skogar som är beroende av symbios med andra svamparter lagrar mer kol i partikelformigt organiskt material, som är mer känsligt för störningar, men har ett lägre kvävebehov och kan ackumulera kol på obestämd tid.
Cotrufo kommer att fortsätta att undersöka hur partikelformigt och mineralassocierat jordorganiskt material fördelas, med planer på att införliva amerikanska landundersökningar i hennes datauppsättningar. Cotrufo utsågs också nyligen till Nutrien Distinguished Scholar of Agricultural Sciences vid CSU, ett ettårigt pris på 12 000 USD reserverat för framstående lärare som gör betydande insatser inom sina områden.
Intresserad av mer? Cotrufo höll nyligen ett föredrag om jord som "mänsklighetens huvudstad" på The Land Institute, där hon gav inblick i sin tidiga satsning på markvetenskap och hur området har utvecklats under hennes karriär.
