Toprak aynı zamanda bir "gurme" dir
Karbon tutumu olarak da adlandırılan karbon tutulması, atmosfer dışındaki karbon havuzlarının karbon depolamasını artırmaya yönelik önlemleri ifade eder. Küresel değişim bağlamında, toprak organik karbon depolamadaki küçük değişiklikler, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu ve iklim değişikliği üzerinde büyük bir etkiye sahip olacaktır. Yani toprakta daha fazla bitki fotosentez ürünü tutulursa, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonundaki artış hızı yavaşlayacaktır. Bununla birlikte, toprak organik maddesinin bozunması hızlanırsa, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu daha da artacak ve böylece küresel ısınma eğilimini şiddetlendirecektir.
Peki, toprak organik karbon depolamasındaki değişiklikler nasıl tahmin edilir ve kontrol edilir? Öncelikle, toprak organik karbon tutulumunun mekanizmasını açıklığa kavuşturmalı ve toprak karbon tutulumundaki ana kuvvetin kim olduğunu anlamalıyız.
Şekil 1 Bitkilerin ve mikroorganizmaların toprak organik karbonuna katkıları
Bitki ve mikrobiyal kalıntı karbon? Toprak karbon tutulmasındaki ana güç kimdir?
Toprak organik maddesi çok karmaşık bir karışımdır Bitkiler ve altlık, ölü bakteri ve mantarlar gibi mikrobiyal kalıntılar toprak organik maddesinin ana kaynağıdır. Toprak organik maddesi, karasal ekosistemlerdeki en büyük aktif karbon rezervuarıdır Her yıl küresel toprak solunumuyla salınan karbondioksit, fosil yakıtların yanmasından kaynaklanan emisyonların on katından fazlasına eşittir.
Son yıllarda, toprak karbon araştırmaları alanında tartışmalı bir sıcak konu şudur: Toprak organik karbonunun birikmesi için hangi bitki veya mikroorganizma daha önemlidir?
Geleneksel kavram, bitki artıkları toprağa girdikten sonra, mikroorganizmaların tercihli olarak bu "lezzetli" organik karbonu (şekerler, amino asitler vb.), "Sindirilebilir" bitki kalıntılarını (yüksek lignin içeriğine sahip olanlar gibi) tüketecek olmasıdır. Dokular) mikroorganizmalar tarafından reddedilme ve uzun süre toprakta bırakılma olasılığı daha yüksektir, böylece kararlı bir toprak karbon havuzu oluşturur.
İnternetten resim
Bununla birlikte, araştırmanın derinleşmesiyle birlikte, giderek daha fazla bilim insanı bu geleneksel kavrama meydan okumaya başladı.
Son görüş, bitkilerin fotosentez ürünlerinin toprağın birincil karbon kaynağı olmasına rağmen, mikrobiyal kalıntıların toprağın kararlı karbon havuzunun temel bileşenleri olduğudur. Heterotrofik mikroorganizmalar, bitki artıklarının karbonunu ayrıştırıp tüketerek büyümesi için gerekli olan enerji ve karbon kaynağını elde ederler.Sürekli büyüme ve çoğalmada yerini nesiller alır, kalıntıları ve çeşitli metabolik yan ürünleri toprakta birikmeye devam eder. Bu mikrobiyal kalıntılar, bitki kalıntılarına göre daha yüksek stabiliteye sahiptir ve bu nedenle toprak stabil karbon havuzunun birikmesinde daha önemli bir rol oynarlar.
İnternetten resim
Okyanusta, mikroorganizmalar deniz suyunda çözünen kolayca ayrışabilir organik karbonu "sindirilemeyen" inert karbona dönüştürür Bu mikroorganizma kaynaklı dönüşüm süreci, okyanusta çözünmüş organik karbon havuzlarının istikrarlı varlığının anahtarı olarak kabul edilir. "Mikrobiyal karbon pompası" olarak adlandırılır. Toprakta, Çin Bilimler Akademisi, Shenyang Ekoloji Enstitüsü'nden araştırmacı Liang Chao ve işbirlikçileri, "toprak mikrobiyal karbon pompasına" da odaklandılar ve mikrobiyal dönüşümün toprak organik karbon birikimindeki anahtar rolüne dikkat çekti.
Bununla birlikte, toprak mikrobiyal kalıntı karbon birikimi ile ilgili mevcut araştırmalar, esas olarak iç mekan veya tek noktalı kontrol deneylerinde yoğunlaşmıştır. Toprak organik karbonunun karmaşık bileşimi nedeniyle, geleneksel toprak analiz yöntemleri doğal topraktaki bitkilerden ve mikroorganizmalardan türetilen karbon bileşenlerini ayırt edemez.
Bu nedenle bilim adamlarının, büyük ölçekli doğal toprakta toprak organik karbonunun birikiminde mikrobiyal kalıntı karbonun önemini kanıtlamaları gerekmektedir.
Şekil 2 Toprak organik karbonu ile ilgili geleneksel kavramlar (a) ve yeni kavramlar (b)
Bölgesel ölçekte kanıtlanmıştır: mikrobiyal kalıntı karbon, otlak toprağı karbon tutmanın temel gücüdür
Son zamanlarda, Feng Xiaojuan'ın araştırma grubu ve Çin Bilimler Akademisi Botanik Enstitüsü'nden Bai Yongfei'nin araştırma grubu işbirliği yaptı ve bu alanda yeni ilerleme kaydetti.
Araştırmacılar, Çin'in İç Moğolistan ve Moğolistan'da doğal ılıman bir otlak kesitinde topraktaki mikrobiyal kalıntılardan türetilen organik karbonu (lignofenoller ve amino şekerler) ayırt etmek için biyolojik belirteç yöntemlerini kullandılar. Ve topraktaki lignin ve mikrobiyal kalıntı karbonun dağılım modelini ve birikim mekanizmasını karşılaştırmalı olarak inceledi.
Çalışma, ılıman otlakların yüzey toprağında, amino şekerlerin ve ligninfenollerin su koşulları ile tamamen farklı bir ilişki gösterdiğini, yani nem artışı ile lignin bozulmasının arttığını ve birikiminin azaldığını, amino şekerlerin birikiminin azaldığını buldu. Geliştirilmiş. Yani toprak nem koşullarının iyileştirilmesiyle mikrobiyal aktivite artar ve toprakta lignin ve mikrobiyal kalıntı karbon birikimi dalgalanma eğilimi gösterir. Araştırmacılar, küresel otlak verilerini daha da entegre ettiler ve lignin ve toprak organik karbon içeriğinin negatif olarak ilişkili olduğunu ve amino şekerlerin pozitif olarak ilişkili olduğunu buldular.
Yukarıdaki sonuçlar, mikrobiyal kalıntı karbonun, bölgesel ölçekte otlak toprağı karbon tutulmasının temel kuvveti olduğunu ilk kez kanıtladı.
Şekil 3 Örnekleme saha haritası (a) ve küresel otlak topraklarındaki amino şeker ve lignin içeriği ile toprak organik karbonu (b) arasındaki ilişki
Öyleyse, toprakta mikrobiyal kalıntı karbon birikmesinden esas olarak hangi çevresel faktörler etkilenir?
Çalışma, ince dokulu toprakta, kil minerallerinin mikrobiyal kalıntı karbonun korunmasında öncü bir rol oynadığını; daha kaba dokulu toprakta (orta Moğol kesiti üzerinde) nemin (kuraklık) kontrol ettiğini bulmuştur. Mikrobiyal kalıntıda elementin bozunması ve karbon birikmesi. Yukarıdaki sonuçlar, gelecekte yağış veya toprak nemindeki değişikliklerin, farklı dokulara sahip topraklardaki "mikrobiyal karbon pompasının" verimliliği üzerinde farklı etkilere sahip olacağını göstermektedir: su koşullarının optimizasyonu, kaba topraklarda mikrobiyal karbon birikimini teşvik edebilir, ancak kaba topraklarda mikrobiyal karbon birikimini etkileyecektir. Mikrobiyal karbon birikiminin etkisi küçüktür.
Bu çalışma, toprak organik karbonunun birikim mekanizmasını açıklamak ve toprak karbon havuzunun gelecekteki dinamiklerini tahmin etmek için yeni bir temel sağlar.
Şekil 4: Orta Moğol kesitinin otlak topraklarında amino şekerlerin ve ligninin dağılımını etkileyen ana çevresel faktörler (a) ve farklı dokulardaki topraklarda amino şeker içeriğini etkileyen başlıca faktörler (b)
