Frisk jord innehåller kol - och ett mysterium. En del kol finns kvar i jorden i årtusenden, men vissa sönderfaller snabbt och flyr ut i atmosfären.

Den senaste forskningen från Ganga Hettiarachchi, Kansas State University professor i mark- och miljökemi vid avdelningen för agronomi, hjälper forskare att lösa detta mysterium.

Forskare som vill hålla kol i jorden trodde tidigare att vissa typer av kol var mer stabila än andra, men det senaste arbetet har föreslagit att allt kol är nedbrytbart. Hettiarachchi och hennes forskargrupp har tillämpat en ny teknik för att studera markkemi och hittat direkta bevis på att den omgivande miljön och hanteringsmetoder påverkar markens koldioxidstabilitet starkt.

Deras studie, "Undersökning på submikronnivå avslöjar otillgänglighet för stabiliserat kol i jordmikroaggregat, "publiceras i Vetenskapliga rapporter , en tidskrift för naturforskning.

Hettiarachchi ledde ett team som kartlade kemisk information i små jordprover genom att anpassa bild- och analystekniker som används inom andra områden, såsom material- och biologiska vetenskaper. Med hjälp av skanningsöverföringsröntgenmikroskopi i kombination med röntgenabsorptionsfinstrukturspektroskopi nära kanten, känd som STXM-NEXAFS, för jord - plus att analysera data - var utmanande, men det gav samtidig insamling av både rumslig och kemisk/fysisk information. Hettiarachchi sa att det årslånga projektet gav värdefulla resultat.

"Vi vet att jord har potential att vara en" diskbänk "för kol, "sa hon." Förstå mekanismerna för kollagring, eller sekvestrering, kan hjälpa oss att välja hanteringsmetoder som uppmuntrar koldioxidbindning. "

Kolbindning hjälper jordbrukare att bibehålla markhälsa och produktivitet och skyddar mot klimatvariationer. Hettiarachchis studie fann att hantering av jordbearbetning och växtrotationer hjälpte till att skydda kol i marken på lång sikt. Forskarna använde jordprov som kom från Brasilien, ett tropiskt agroekosystem, under dessa förvaltningsmetoder under en period av 25 år. Förbereda prover som krävs för att mätta dem med vatten, snap frysa dem med flytande kväve, klippa dem med en diamantkniv och sedan ta dem för att samla in spektromikroskopiska data vid Advanced Light Source i Berkeley, Kalifornien, och kanadensisk ljuskälla i Saskatoon, Saskatchewan. Teamet använde traditionella bulkjordanalystekniker för att komplettera sina resultat.

"Även om det var utmanande, tekniken vi använde är en mycket kraftfull teknik, "sa Pavithra Pitumpe Arachchige, en postdoktoral forskare som arbetat med projektet med Hettiarachchi som doktorand. "Vi kunde bilda och studera sammansättningen av mycket små markaggregat med bevarade naturliga förhållanden."

"Att tillämpa nya tekniker för markens kolkemi ger en bättre förståelse för den roll som jordmikrobiomet spelar för jordkolens öde, sa Chuck Rice högskoleprofessor i agronomi. "Kol är nyckeln till markhälsa och miljö."

Gruppen studerar också Kansas -jordar och har fler publikationer inom kort. Hettiarachchi sa att testa jord från kontrasterande klimat och agroekosystem var viktigt eftersom tropiska miljöer uppmuntrar till snabb nedbrytning av markkol.

"Även där, vissa hanteringsmetoder och komplexa växtföljder hjälper, " Hon sa.