Upprepade bränder i savanner, som domineras av gräs, kan minska kol och kväve i mark i årtionden. Minskningen av näringsämnen kan leda till dålig växtväxt. Upphovsman:Carla Staver
Frekvent bränning under årtionden minskar mängden kol och kväve som lagras i jordar på savannmarker och lövskogar, delvis för att minskad växttillväxt innebär att mindre kol dras ut ur atmosfären och lagras i växtmaterial. Dessa fynd från ett Stanford-ledt team är viktiga för världsomfattande förståelse för brandpåverkan på koldioxidcykeln och för att modellera framtiden för globala koldioxid- och klimatförändringar.
Resultaten, publicerad 11 december i tidningen Natur , ge ett nytt perspektiv på brandens inverkan på jordens bördighet.
"Nästan alla syntesstudier som gjorts hittills drar slutsatsen att eld har relativt liten effekt på jordar, men till stor del, forskare fokuserade på en enda brandhändelse, sa Adam Pellegrini, en postdoktor vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap och huvudförfattare till studien.
Istället, denna studie undersökte jordens kol och bördighet i olika ekosystem över 65 år.
"Vi är intresserade av hur ekosystem förändras under många decennier, "sa Rob Jackson, professor i Earth System Science och seniorförfattare på studien. "När jordens klimat värms upp, vi måste förstå hur förändrade eldfrekvenser förändrar mark och växttillväxt. "
Tillsammans med ett tvärvetenskapligt team av forskare från åtta institutioner över hela världen, Pellegrini och Jackson fann att uppskattningar av brandpåverkan på ekosystemets förmåga att lagra kol kan vara avsevärt avstängda. De nya fynden kan hjälpa markförvaltare att bättre väga hur ofta de använder förskrivna brännskador för att hantera gräsmarker och skogar.
Platserna för eldjorddata som används i studien, visas med svarta prickar, överst en karta som visar brännfrekvensen runt om i världen. Upphovsman:Adam Pellegrini
Eld och ekosystem
Med fokus på tre olika typer av landskap - savannmarker, lövskogar, och nålskogar - från 48 platser som täcker flera kontinenter, forskarna sammanställde register över jordens bördighet efter bränder i upp till 65 år. Att jämföra förändringarna i markens näringsämnen över tid, de fann att i ofta brända områden i savanner och lövskogar, Det fanns en minskning av kol i marken med 36 procent och en minskning av kväve med 38 procent jämfört med områden som var skyddade från brand. Barrskogar visade inte denna minskning av markens kol och kväve efter bränder.
"Du kan tänka dig efter bara ett år, eld skulle inte göra någon större skillnad, men under flera år och upprepad bränning, bristen på växtinsats i marken minskar kol och näringsämnen, "sa Pellegrini." Växtproduktivitet är det som drar kol ur atmosfären - det är det som avlägsnar kolet. Det vi ser över tiden är inte bara en nettoökning av koldioxidutsläppen till atmosfären, men en netto minskning av koldioxidbindningen. "
Efter att teamet funnit att upprepad eld orsakar fortsatt förlust av kol och kväve i savanner och lövskogar, de ville se hur växtåterhämtning kan påverkas. De använde en vegetationsmodell för att förutsäga global växttillväxt i ofta brända områden och fann att förlusten av kväve i jordar undertryckte återväxten av växter.
Eld i en barrskogsdominerad skog får inte brinna genom det tjocka lagret av nålar på skogsgolvet, i huvudsak skydda jorden nedan. Upphovsman:Adam Pellegrini
Minskad kollagring
Den långsammare växttillväxten har konsekvenser för kollagring, och Jackson varnade för att det finns en långsiktig feedback som bör övervägas. "Det finns ytterligare förluster och förändringar av kol som kan hända decennier senare eftersom växter inte kan växa tillbaka så snabbt som de skulle ha gjort, "sa Jackson, som också är seniorkandidat vid Woods Institute for the Environment.
Förvånande, nålskogar visade inte samma förlust av näringsämnen. Istället, den barrträdsdominerade skogsmarken hade faktiskt mer kol och kväve närvarande med frekvent bränning. Pellegrini förklarade att bränning av det täta lagret av delvis sönderdelade tallnålar på skogsbotten kan ge aska till marken, och tillade att framtida arbete kommer att ytterligare undersöka effekterna av brand i denna typ av skog.
Forskarna betonade att de inte förespråkar brandbekämpning. "Bränder ökar ofta växternas mångfald och minskar risken för att ett landskap får en högintensiv eld, sa Pellegrini.
Istället, i en tid då klimatförändringar skapar torrare och varmare förhållanden som gynnar eld, brandchefer och naturvårdare kan behöva ändra sina ledningsstrategier.
"Chefer kan behöva se längre tid på hur mycket och hur ofta de väljer att bränna system, sa Jackson.
