Das Verständnis der zwei Seiten organischer Bodensubstanz kann uns helfen, die Bodengesundheit zu verbessern

Diese Geschichte stammt von Anne Manning von der Colorado State University. Es ist hilfreich für unsere Gemeinschaft, weil es uns ein besseres Verständnis dafür gibt, was im Boden unter unseren Füßen vor sich geht, während wir daran arbeiten, die Bodengesundheit zu verbessern. Es stellt sich heraus, dass es zwei verschiedene Arten organischer Bodensubstanz gibt – eine, die sich durch das System bewegt, und eine, die dauerhafter ist. In Kombination mit unserem kürzlich erschienenen Artikel über die Entdeckung, wie Kohlenstoff im Boden gehalten werden kann, können wir sehen, dass wir sehr wichtige Arbeit leisten, wenn wir die Beweidung verwalten, um für Vielfalt zu sorgen!

Organische Bodensubstanz – die aus sich zersetzendem pflanzlichem, tierischem und mikrobiellem Gewebe besteht – ist das, was gesunde, lebendige Erde von einfachem Schmutz unterscheidet. Organische Bodensubstanz, die etwa 3 % der produktiven landwirtschaftlichen Böden ausmacht, ist eine effektive „Kohlenstoffsenke“, die das Kohlendioxid speichern kann, das Pflanzen aus der Atmosphäre ziehen. Die Nutzung von Böden als riesige Kohlenstoffsenken gilt als Schlüsselstrategie zur Verbesserung der Bodengesundheit und zur Bekämpfung des Klimawandels.

Die effektive und nachhaltige Gewinnung organischer Bodensubstanz erfordert ein tieferes Verständnis ihrer Entstehung, Persistenz und Funktion. Und laut Wissenschaftlern der Colorado State University sind nicht alle organischen Bodensubstanzen gleich.

Eine Reihe von Studien unter der Leitung der CSU-Bodenwissenschaftlerin Francesca Cotrufo bietet ein neu nuanciertes Verständnis verschiedener organischer Bodenbestandteile, die durch verschiedene Managementstrategien verbessert werden können. Cotrufo und die Co-Autoren Jocelyn Lavallee und Jennifer Soong, die in Global Change Biology veröffentlichen, schaffen einen Rahmen für die Klassifizierung organischer Bodensubstanz in zwei große Kategorien, die sich in Herkunft und Zusammensetzung grundlegend unterscheiden. In einer verwandten Studie in Nature Geoscience , führte Cotrufo eine experimentelle und statistische Untersuchung dieser organischen Bodenbestandteile in europäischen Wäldern und Wiesen durch.

Indem wir die Vielfalt der organischen Bodensubstanz anerkennen, können wir die Kohlenstoffbindung vorantreiben, um die Gesundheit unserer Böden zu verbessern und zur Reduzierung des Kohlenstoffs in der Atmosphäre beizutragen, sagen die Wissenschaftler.

„Aufgrund der jahrtausendealten historischen Landnutzung und der konventionellen Landwirtschaft haben wir dazu beigetragen, organische Bodensubstanz zu verbrauchen und Kohlenstoff aus dem Boden in die Atmosphäre abzugeben“, sagt Cotrufo, Professor am Institut für Boden- und Pflanzenwissenschaften und leitender Wissenschaftler in das Labor für Ökologie natürlicher Ressourcen. "Jetzt haben wir die Möglichkeit, es zurückzusetzen."

Bodenorganische Substanz – ein Girokonto und ein Sparkonto

Diese Gelegenheit, sagen Cotrufo und Kollegen, ergibt sich aus der Vorstellung, dass die organische Bodensubstanz zwei Hauptkomponenten hat.

Die erste wird als „partikuläres organisches Material“ bezeichnet und besteht aus leichten, teilweise zersetzten Pflanzen- und Pilzrückständen, die kurzlebig und nicht gut geschützt sind.

Die zweite ist „mineralgebundene organische Substanz“, die größtenteils aus Nebenprodukten der Zersetzung von Mikroben besteht, die sich chemisch an Mineralien im Boden binden. Diese Art von Materie ist widerstandsfähiger und kann Jahrhunderte lang im Boden verbleiben.

Einblicke in die Bildung dieser verschiedenen Bodenklassen gingen aus früheren Arbeiten hervor, die Cotrufo 2013 veröffentlichte und die ein „mikrobiologisches Effizienz-Mineral-Stabilisierungs-Framework“ etablierten, das die Art und Weise veränderte, wie Wissenschaftler verstehen, wie organische Materie in Böden verbleibt. Cotrufo und Kollegen schlugen vor, dass die mikrobielle Zersetzung von Pflanzenmaterial als Stabilisator für organische Bodensubstanz wirken kann; Früher wurde angenommen, dass die Erhaltung von Kohlenstoff im Boden ein Stoppen der Zersetzung erfordern würde.

Cotrufo bezeichnet organische Partikel als „Kontokorrent“ der Böden. Es dreht sich kontinuierlich um und unterstützt den Nährstoffkreislauf, benötigt aber regelmäßige Einlagen, um vital zu bleiben. Mineralgebundenes organisches Material ist also das „Sparkonto“:Es erhält einen geringeren Anteil an Ablagerungen, ist aber von Natur aus stabiler.

Die konventionelle Landwirtschaft, sagt Cotrufo, hat dazu geführt, dass wir unser Girokonto erschöpft haben und anfangen, von unseren Ersparnissen zu leben. Dies liegt daran, dass Farmen wenige Pflanzen mit minimaler Wurzelproduktion auswählen, einen Großteil der oberirdischen Biomasse ernten und nur wenige und chemisch homogene Pflanzeneinträge in die Böden aufrechterhalten.

Indem man sich an der Natur orientiert und versteht, wie natürliche Prärien und Wälder ihre Bodenkontrollen und Sparkonten verwalten, sind zukunftsorientiertere Strategien möglich, um Landwirtschaft und Landnutzung nachhaltiger zu gestalten, sagt Cotrufo. Um gesunden Boden zu regenerieren, der überschüssigen Kohlenstoff aufnehmen kann, müssen beide Arten von Bodenpools vermehrt werden, fügt sie hinzu.

Schreiben in Nature Geoscience zeigten die Forscher, dass europäisches Grasland und Wälder mit symbiotischen Partnerschaften zwischen Pilzen und Pflanzen mehr Bodenkohlenstoff in stickstoffintensiven, mit Mineralien assoziierten organischen Stoffen speichern. Aber Wälder, die von der Symbiose mit anderen Pilzarten abhängen, speichern mehr Kohlenstoff in organischer Partikelsubstanz, die anfälliger für Störungen ist, aber einen geringeren Stickstoffbedarf hat und Kohlenstoff auf unbestimmte Zeit ansammeln kann.

Cotrufo wird weiterhin erforschen, wie partikel- und mineralstoffgebundene organische Bodensubstanz verteilt ist, und plant, US-Landvermessungen in ihre Datensätze aufzunehmen. Cotrufo wurde kürzlich auch zum Nutrien Distinguished Scholar of Agricultural Sciences an der CSU ernannt, eine einjährige Auszeichnung in Höhe von 12.000 US-Dollar, die herausragenden Fakultäten vorbehalten ist, die auf ihren Gebieten bedeutende Wirkung erzielen.

Interessiert an mehr? Cotrufo hielt kürzlich am The Land Institute einen Vortrag über den Boden als „Menschheitskapital“, in dem sie einen Einblick in ihr frühes Engagement in der Bodenkunde gab und wie sich das Gebiet im Laufe ihrer Karriere entwickelt hat.