Organiskt material tillsatt av växtrötter och mikrober ger näringsrikt godis till jorden. Bokstavligen. Frisatt cellsocker stärker vatten- och näringsretention, och upprätthåller den porösa jorden, enligt ny Cornell-forskning i Framsteg inom vattenresurser .

Forskare undersökte beräkningssimuleringar och genomförde experiment för att reda ut effekterna och beteendet av glukos i lerjord, speciellt mineraliska nanoporer. Arbetet grävde ner sig i de kemiska processer som främjar välvilliga vattenfällor i markspalter.

"Fråga alla amatörträdgårdsmästare, om du har rätt blandning av organiska och mineraler, det är bättre för jorden, " sa huvudförfattaren Ludmilla Aristilde, biträdande professor i biologisk och miljöteknik. "Ekologiska ämnen och mineraler hjälper jorden att behålla vatten och ge mer porositet; det hjälper jorden att andas. Nu när vi vet hur de kemiska och fysikaliska processerna fungerar, vi kan utnyttja dessa fenomen för jordbrukets fördelar."

Växtrötter och jordmikrober utsöndrar sockerarter som hjälper till att upprätthålla fukt runt dem och i sin tur hjälper dem att klara torra eller långvariga torkaförhållanden. Vad som inte var känt var hur den allestädes närvarande närvaron av enkla organiska ämnen – som de utsöndrade sockerarterna – påverkade jordens hydrodynamik.

"Tänk på jorden som en svamp, sade Aristilde, vem sa att svampar krymper och har mycket små porer när de torkat helt, vilket gör dem svåra att rekonstituera snabbt vid återvätning. "På ett liknande sätt, om en jord torkar helt, den resulterande uttorkningen kan leda till att nyttiga mikrober dör."

Aristilde och hennes elever fann att glukos hjälper till att hålla jorden fuktig genom att kemiskt fånga vattenmolekyler och metallnäringsämnen i nanoporutrymmet. Denna fångst gör att mineralet nanopore förblir öppet och blir mer effektivt för att absorbera mer vatten.

"Glukos håller porutrymmet tillgängligt och livskraftigt för att upprätthålla fukt i markens sprickor, ungefär som att lite vatten håller en svamp fuktig, " Hon sa.

Hittills visste forskarna väldigt lite om hur organiska sockerarter i jorden fungerade. Medan flera dynamiska kemiska interaktioner inträffade, forskarna avslöjade också hur glukos ökade immobiliseringen av näringssalter i jorden, samtidigt som det förbättrade fukthållningen.

Kopplingsteori och experimentella fynd, studien kastade ljus över mekanismerna från molekylär till nanoskala som kontrollerar fångst av vattenmolekyler i sockerberikade lernanoporer.

Sa Aristilde:"Att förstå hur sockerarter och relaterade molekyler påverkar hydrodynamiken i jordar kan ge ytterligare insikt om hur man hanterar vattenretention i torkabenägna jordar."