Neue Entdeckung über die Mechanismen der Kohlenstoffhaltung im Boden und was das für Ihre Weiden bedeutet

Stellen Sie sich vor, Sie wären ein Kohlenstoffmolekül, das in der Atmosphäre schwebt, und Ihre Mission ist es, von dort in den Boden zu gelangen und dort Jahrzehnte zu bleiben.

Ihr erster Schritt – schlüpfen Sie durch ein offenes Stoma in eine Pflanze.

Innerhalb der Pflanze durchlaufen Sie Ihre erste Transformation:die Photosynthese. Sie verbinden sich mit Wasser (H₂ 0) und Photonen aus Sonnenlicht zu Glukose (C₆ H_{1 2} O₆ ). Sie sind jetzt Teil des Pflanzenkörpers. Von hier aus gibt es mehrere Routen zu Ihrem Ziel, von denen einige viel länger dauern als andere. Du könntest Teil des Körpers einer Kuh oder Teil ihres Mistes werden. Sie könnten Teil einer Pflanze sein, die auf den Boden getrampelt wird, oder Sie könnten Teil der Wurzeln sein, die regelmäßig unter der Erde abgestoßen werden.

Welchen Weg Sie auch immer einschlagen, Sie landen schließlich als organische Substanz im Boden – eine schmackhafte Mahlzeit für Bodenmikroben. Während sie essen, atmen sie Kohlenstoff als CO₂ zurück in die Atmosphäre . Das bedeutet, dass Sie diese hungrigen Mikroben meiden müssen, wenn Sie Ihre Mission erfüllen wollen, im Boden zu bleiben.

Wie kommt man davon und wird beschlagnahmt?

Das ist das Rätsel, an dem Wissenschaftler gearbeitet haben, und sie haben kürzlich entdeckt, wie Kohlenstoffmoleküle entkommen:durch sehr winzige Porenräume im Boden.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Alexandra Kravchenko fand heraus, dass die Poren im Bereich von 30-150 µm (etwa die Größe von 1 bis 3 menschlichen Haaren) Kohlenstoffmoleküle einfangen können, wodurch sie für die Mikroorganismen unzugänglich werden, die sie andernfalls verbrauchen und senden könnten. Je mehr dieser winzigen Zwischenräume vorhanden sind, desto mehr Kohlenstoff wird natürlich effektiv im Boden gebunden. Zu wissen, wie man diese Umgebungen schafft, wird uns helfen, mehr Kohlenstoff zu binden, die Bodenfruchtbarkeit zu verbessern, die Futterproduktion und den Lebensraum für Wildtiere zu verbessern und die Widerstandsfähigkeit gegen Dürren und Überschwemmungen zu erhöhen.

Um uns dabei zu helfen, untersuchten Alexandra Kravchenko und ihr Team über einen Zeitraum von neun Jahren fünf Anbausysteme:kontinuierlichen Mais, Mais mit Deckfrüchten, eine Rutenhirse-Monokultur, ein Pappelsystem mit Bäumen und Unterholz und eine einheimische Sukzession. Am Ende führten nur die beiden Systeme mit hoher Pflanzenvielfalt, Pappel und einheimische Sukzession, zu einem höheren Gesamtkohlenstoffgehalt.

„Was wir in der heimischen Prärie gefunden haben, ist, wahrscheinlich aufgrund all der Wechselwirkungen zwischen den Wurzeln verschiedener Arten, dass die gesamte Bodenmatrix mit einem Netzwerk von Poren bedeckt ist. Daher ist die Entfernung zwischen den Orten, an denen der Kohlenstoffeintrag erfolgt, und den mineralischen Oberflächen, auf denen er geschützt werden kann, sehr kurz“, sagt Kravchenko. Diese leicht zugänglichen Fluchtwege bedeuten, dass langfristig mehr Kohlenstoff gebunden wird.

Kravchenko schreibt, dass die 30-150-µm-Poren mit den aktivsten Mikroorganismen assoziiert sind, die schnell auf erhöhte Kohlenstoffeinträge reagieren können. Wenn diese Poren über den Boden verteilt sind, wie es in den vielfältigeren Systemen, die das Team untersuchte, der Fall war, ist auch das Volumen der Bodenmatrix, das die Produkte der mikrobiellen Zersetzung aufnimmt und schützt, größer und desto mehr Bodenkohlenstoff entsteht. Während also die Rutenhirse-Monokultur die größte Wurzelmasse aufwies und die notwendigen kleinen Porenräume erzeugte, fehlte das erforderliche Volumen an Porenräumen. Sobald die Schicht neben der Pore gesättigt war, wurde der größte Teil des Kohlenstoffs zu CO₂ oxidiert und in die Atmosphäre zurückgebracht.

Dies sagt uns, dass die einfache Erhöhung der Biomasse in Form von oberirdischen Rückständen oder unterirdischen Wurzeln uns nicht unbedingt dabei hilft, mehr Kohlenstoff im Boden anzusammeln. Wir wissen jetzt, dass die Pflanzengemeinschaft nicht nur die Bodenmikrobengemeinschaft bestimmt, sondern durch das Hinzufügen und Verändern des Bodenporenraums auch dazu beiträgt, zu definieren, wo Mikroorganismen leben und wie gut sie funktionieren können. Je größer der „Fußabdruck“ der mikrobiellen Gemeinschaft ist, desto besser ist es, Kohlenstoff im Boden zu halten.

Was können Sie damit tun?

Die Lektion ist wieder einmal, dass Vielfalt wichtig ist. Wenn Sie über Ihre Weide schauen und eine Art sehen, denken Sie darüber nach, wie Sie weitere hinzufügen könnten. Einige Leute haben festgestellt, dass es nur eines besseren Weidemanagements bedarf, um eine Umgebung zu schaffen, die einer größeren Vielfalt von Pflanzen hilft, zu gedeihen und zu wachsen. Wenn Sie eine Aussaat in Betracht ziehen, sprechen Sie mit Ihrem Lieferanten oder mit Mitarbeitern des Natural Resources Conservation Service, Conservation District oder Extension in Ihrer Nähe darüber, welche Art von Mischungen für Sie am besten geeignet sind. Wenn Sie Reihenkulturen verwalten, verwenden Sie eine Vielzahl von Deckfrüchten. Vermeiden Sie Monokulturen wann immer möglich.

Um noch mehr darüber zu erfahren, was Kravchenko und ihr Team gelernt haben, laden Sie ihren in Nature Communications veröffentlichten Zeitschriftenartikel herunter und lesen Sie ihn .