Ett team av agrokemister från Ryssland, Tyskland, och Chile bekräftade den så kallade järnhjulshypotesen-järnomsättningen i jorden som berikar det med organiskt kväve. Resultaten av studien publicerades i Geochimica et Cosmochimica Acta tidning.

Jordmånen i regnskogar i södra Chile är rik på organiskt och oorganiskt kväve (N). Trots kraftig nederbörd (över 5, 000 mm per år), praktiskt taget inget oorganiskt kväve (det är ofta en del av NO ₃ grupp) elueras från jorden. En teori som förklarar detta fenomen kallas järnhjulshypotesen. Enligt det, järnet i jorden blir NEJ ₃ till NO ₂ som reagerar med organiska ämnen. Så här rör sig kväve från oorganiska till organiska föreningar.

Järnhjulshypotesen föreslogs 2003, men inga tillförlitliga experimentella bevis har lämnats sedan dess som fick det vetenskapliga samfundet att tvivla på teorin. En RUDN -jordbrukare tillsammans med sina kollegor från Chile och Tyskland var de första som bevisade att det var rätt. Att göra så, de använde en ny teknik:en automatiserad enhet för att ta ett oorganiskt kväveprov (SPIN) och en fyrpolig masspektrometer.

Teamet förberedde tre jordprov - med högt och lågt järninnehåll och utan järn alls. Varje prov placerades i masspektrometern och behandlades med ett växlande elektriskt fält. Under dess inflytande kom laddade partiklar (joner) med olika massor och laddningar ur provet. Med hjälp av banorna för varje jon, laget beräknade förhållandet mellan dess massa och laddning och därför provets initiala atomkomposition. Mätningarna togs 15 minuter, 1 timme, 24 timmar, och 5 dagar efter tillsats av järn.

För att spåra kvävevägen från oorganiska till organiska ämnen, författarna markerade atomerna i NO ₃ med hjälp av kväveisotoper ¹⁵ N - atomerna med ytterligare en neutron i kärnan jämfört med "vanligt" kväve ¹⁴ N. Dessa isotoper har identiska kemiska egenskaper, men det är lätt att skilja dem med en masspektrometer. Således kunde agrokemisterna spåra kväveförflyttning mellan jordämnen.

Inom 15 minuter efter tillsats av järn volymen NO ₃ minskat med 20% i provet med låg järnhalt och med 35% i det med hög järnhalt. Det tog samma tid för koncentrationen av upplöst organiskt kväve att öka från 0 mg per liter till 0,08. På 5 dagar fördubblades koncentrationen. Samma processer ägde rum i provet med lägre järnhalt, men i lägre hastighet. När det gäller kontrollprovet som inte innehöll järn, ingen vridning av NEJ ₃ i organiskt kväve registrerades i den.

"Våra resultat bekräftar tydligt hypotesen om övergången av NO ₃ i upplöst organiskt kväve. Järnhjulshypotesen förklarar delvis bevarandet av NO ₃ i regnskogarnas jordar. Denna studie blev möjlig endast på grund av tillgången på den nya tekniken som möjliggjorde noggrann analys av järn och NO ₃ innehåll i jorden utan snedvridningar, "sade Jakov Kuzyakov, medförfattare till verket, en doktorsexamen i biologi, och en anställd på RUDN.

I framtiden planerar teamet att utföra liknande studier för andra typer av jordar som även järnhjulshypotesen gäller. Författarna betonar att experimentet utfördes i laboratoriet och måste reproduceras i ett naturligt ekosystem.

Deltagarna i studien representerade också University of La Frontera (Chile) och University of Goettingen (Tyskland).