Bodenkohlenstoff ist eine wertvolle Ressource, aber nicht alle Bodenkohlenstoffe sind gleich

Bodenkohlenstoff ist eine wertvolle Ressource, aber nicht alle Bodenkohlenstoffe sind gleich Das Anpflanzen von Deckfrüchten wie diesem Rotklee in Sussex County, Delaware, kann dazu beitragen, Kohlenstoff auf den Feldern der Landwirtschaft wiederzugeben. Michele Dorsey Walfred / Flickr, CC BY

Die menschliche Gesellschaft ist buchstäblich auf dem Boden aufgebaut. Es ernährt die Welt und produziert lebenswichtigen Kraftstoff und Ballaststoffe. Aber die meisten Menschen machen sich nur selten Gedanken über Boden.

In letzter Zeit hat der Boden jedoch die wohlverdiente Aufmerksamkeit von Umweltorganisationen, politischen Entscheidungsträgern und Branchenführern erhalten. Es wurde in abgedeckt Zeitungsartikel, in politischen Debatten umstritten und hat sogar eine internationale erhalten Tag der Anerkennung.

Warum all diese Aufmerksamkeit? Weil die Welt dringend Wege braucht, um Kohlenstoff aus der Atmosphäre fernzuhalten und die Ernährungssicherheit für eine schnell wachsende Weltbevölkerung aufzubauen. Boden kann beides.

Die derzeitigen Bemühungen zur Förderung der Kohlenstoffspeicherung im Boden verfehlen jedoch einen entscheidenden Punkt: Nicht jeder Kohlenstoff im Boden ist gleich. Als Wissenschaftler im Fokus Bodenökologie und NachhaltigkeitWir glauben, dass die effektive Bewältigung des Kohlenstoffgehalts im Boden die Berücksichtigung seiner Unterschiede erfordert.

Bodenkohlenstoff ist eine wertvolle Ressource, aber nicht alle Bodenkohlenstoffe sind gleich Wie Kohlenstoff in den Boden und aus dem Boden gelangt. Jocelyn Lavallee, CC BY-ND

Bodenkohlenstoff ist erstaunlich komplex

Der Aufbau von Bodenkohlenstoff kann dazu beitragen, die Treibhausgaskonzentration in der Luft zu senken. Es verbessert auch die Bodenqualität in vielerlei Hinsicht: Es verleiht dem Boden Struktur, speichert Wasser und Nährstoffe, die die Pflanzen benötigen und füttern lebenswichtige Bodenorganismen.

Aber Kohlenstoff im Boden existiert nicht von alleine. Es wird mit Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und anderen Elementen in Verbindungen kombiniert, die Wissenschaftler zusammen als organische Substanz des Bodens bezeichnen. Dieses Material ist erstaunlich komplex und besteht aus Tausenden verschiedener chemischer Verbindungen, die bei der Zersetzung und Umwandlung von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen zurückbleiben.

Zu dieser Komplexität kommt hinzu, dass Kohlenstoff in verschiedenen Aggregatzuständen im Boden vorkommt. Es kann in Wasser aufgelöst, in Form größerer Brocken oder „Partikel“ vorliegen, die von Bodenpartikeln umhüllt oder an Mineralien gebunden sind. Diese verschiedenen Formen verhalten sich alle unterschiedlich und haben letztendlich sehr unterschiedliche Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum, die Bodenstruktur und die Kohlenstoffbindung.

Die Herausforderung besteht darin, alle diese verschiedenen Formen konzeptionell aufzuteilen, ohne sich vollständig im Dreck zu verlieren. Die Bodenkunde - ja, wir sind da draußen! - beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit dieser Frage. Wie wir kürzlich in einer Studie besprochen haben, kann eine wichtige Unterscheidung einen Basiswert liefern Rahmen für die Kohlenstoffbewirtschaftung im Boden: teilchenförmige organische Substanz versus mineralassoziierte organische Substanz.

Die Böden der Welt verschlechtern sich rapide aufgrund von Bodenerosion, Nährstoffmangel, Verlust an organischem Kohlenstoff im Boden und anderen Bedrohungen.

Wie Geld auf der Bank

Partikuläre organische Materie ist das, was Sie im Allgemeinen sehen können. Es enthält teilweise zersetzte organische Fragmente, wie z. B. winzige Blätter oder Wurzelstücke. Mineralisch assoziiertes organisches Material besteht hauptsächlich aus mikroskopischen Beschichtungen von Bodenpartikeln, die hauptsächlich aus Körpern und Nebenprodukten von Mikroorganismen und bestimmten Pflanzenverbindungen stammen.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass mineralische organische Substanzen an Bodenpartikeln haften bleiben und daher dazu neigen, dort für lange Zeit zu bleiben. Partikuläre organische Stoffe sind dagegen für Mikroorganismen frei verfügbar, sodass sie viel schneller abgebaut werden. Es ist auch anfälliger für landwirtschaftliche Praktiken wie Bodenbearbeitung, die den Boden stören.

Ein zweiter wesentlicher Unterschied ist ihr Nährstoffgehalt. Denken Sie daran, dass organische Stoffe nicht nur Kohlenstoff, sondern auch viele andere Elemente enthalten, darunter Stickstoff, ein natürlicher Dünger, den Pflanzen brauchen, um gedeihen zu können.

Mineralisch assoziiertes organisches Material enthält mehr Stickstoff pro Einheit Kohlenstoff als teilchenförmiges organisches Material. Da jedoch mineralisch assoziiertes organisches Material weniger verfügbar ist und langsamer zykliert, ist dieser Stickstoff nicht vollständig nutzbar. Partikuläre organische Stoffe enthalten zwar relativ gesehen weniger Stickstoff, dieser Stickstoff ist jedoch leichter verfügbar.

Bodenkohlenstoff ist eine wertvolle Ressource, aber nicht alle Bodenkohlenstoffe sind gleich Überblick über die Form und Funktion partikel- und mineralassoziierter organischer Substanzen. Jocelyn Lavallee

Es ist hilfreich, über diese beiden Arten von Bodenkohlenstoff nachzudenken ein Giro- und ein Sparkonto. Feinstaub ist das Girokonto: Er erhält jeden Zahltag Geld, wird aber ziemlich schnell ausgegeben, um die täglichen Ausgaben zu decken. Mineralisch gebundene organische Substanz ist das Sparkonto. Es erhält normalerweise weniger Geld von jedem Gehaltsscheck, aber dieses Geld wird nicht so schnell ausgegeben.

Wenn Menschen großen unerwarteten Ausgaben gegenüberstehen, werden sie normalerweise ihre Girokonten leeren und können auch in ihre Sparkonten eintauchen. Wenn dies immer wieder vorkommt, gehen schließlich beide Konten pleite.

Genau das passiert, wenn ein Ökosystem viel Bodenkohlenstoff verliert - zum Beispiel, wenn eine Wiese gepflügt und in Getreidefelder umgewandelt wird. Durch das Pflügen wird der Kohlenstoff schneller abgebaut, sodass die vorhandenen organischen Partikel schnell verloren gehen. Mineralisch assoziierte organische Substanzen sind oft das einzige, was zur Erhaltung des Bodenlebens und des Pflanzenwachstums beiträgt.

Erschwerend kommt hinzu, dass einjährige Kulturpflanzen in der Regel winzige Wurzeln haben, die dem Boden nicht viel Kohlenstoff zufügen. Anders ausgedrückt, sie haben sehr niedrige Gehaltsschecks. Dies bedeutet, dass teilchenförmige organische Stoffe und mineralassoziierte organische Stoffe nicht nachgefüllt werden und weiter abnehmen. Ohne eine Steigerung des „Geldes“ in Form von zersetzendem Pflanzenmaterial gehen Böden kaputt und werden weniger gesund und produktiv.

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Repost von @boomplaatsorganicfarm _____ Finde den Unterschied? Die kohlenstoffreiche Kernprobe auf der linken Seite stammt von einer Weide, auf der eine Rotationsweide betrieben wird. Rinder und Schafe weiden einen Tag lang in einem Lager und ziehen dann am nächsten Tag in ein frisches Lager, wobei sie ihren ganzen Mist und Urin zurücklassen. Das Lager wird erst nach 3-monatigem Nachwachsen wieder beweidet. Die kohlenstoffarme Probe auf der rechten Seite stammt aus einem Land, in dem Getreide kommerziell angebaut wird und keine Wiederkäuer zur Regeneration des Bodens verwendet werden. Ganz einfach, wenn Sie der Atmosphäre Kohlenstoff entziehen wollen, brauchen Sie Wiederkäuer! Bestehen Sie auf 100% grasgefüttertes Rind- und Hammelfleisch. 😉👨‍🌾

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Umgang mit Bodenkohlenstoff für Klimawandel und Ernährungssicherheit

Initiativen wie „4 pro Mille" und Terraton Ziel ist es, große Mengen an Kohlenstoff im Boden zu binden. Das 2018 US Farm Bill Umfasst die ersten Anreize für Landwirte, Praktiken zur Verbesserung der Bodengesundheit und zur Bindung von Kohlenstoff einzuführen. Bei diesen Initiativen fehlt jedoch ein entscheidender Punkt: Nicht jeder Kohlenstoff im Boden ist gleich.

Die sehr unterschiedlichen Lebensdauern von teilchenförmiger organischer Substanz und mineralassoziierter organischer Substanz haben wichtige Auswirkungen auf diese Bemühungen. Zum Beispiel würde das Hinzufügen von Ernterückständen von geringer Qualität zu landwirtschaftlichen Feldern wahrscheinlich mehr partikuläre organische Substanzen als mineralassoziierte organische Substanzen erzeugen. Dies könnte kurzfristig den Kohlenstoffgehalt des Bodens erhöhen - aber wenn dieses Feld später durch Bodenbearbeitung gestört wird, würde sich ein Großteil davon zersetzen und der Nutzen würde sich schnell umkehren. Die Best Practices konzentrieren sich auf den Aufbau mineralassoziierter organischer Stoffe für eine längerfristige Kohlenstoffspeicherung und die Produktion hochwertiger partikelförmiger organischer Stoffe mit viel Stickstoff, um die Ernteproduktivität zu steigern.

Natürliche, gesunde Böden zeigen uns, dass die Bereitstellung kontinuierlicher und vielfältiger pflanzlicher Inputs, die bis in die Tiefe des Bodens reichen, der Schlüssel zum Erreichen einer hohen Speicherung von organischen Stoffen in Verbindung mit Mineralien und zum Recycling partikulärer organischer Stoffe ist. Es gibt viele vielversprechende Möglichkeiten, um dies zu erreichen, wie zum Beispiel die Wartung Pflanzendecke auf Feldern das ganze Jahr über; Anbau diverser Kulturen, darunter Hülsenfrüchte mit hohem Stickstoffgehalt und Stauden mit tiefen Wurzeln; und Minimierung der Bodenbearbeitung.

Es können jedoch nicht alle Böden sowohl mineralassoziierte organische Stoffe als auch partikelförmige organische Stoffe ansammeln. Vor der Implementierung von Managementpraktiken für die Kohlenstoffbindung sollten die Teilnehmer zunächst die Kohlenstoffspeicherpotential des lokalen BodensÄhnlich wie ein Arzt einen Patienten untersucht, bevor er eine Heilung verschreibt.

Um Bodenkohlenstoff effektiv zu binden, muss man verstehen, wie partikuläre organische Stoffe und mit Mineralien assoziierte organische Stoffe funktionieren, wie sich menschliche Handlungen auf sie auswirken und wie man beide Arten aufbaut, um die Anforderungen unseres Planeten an Klima und Ernährungssicherheit zu erfüllen.

Über den Autor

Jocelyn Lavallee, wissenschaftliche Mitarbeiterin, Colorado State University und Francesca Cotrufo, Professorin für Boden- und Pflanzenwissenschaften und Senior Scientist, Natural Resource Ecology Laboratory, Colorado State University

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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