Genom en tvåstegsprocess, forskare visade ett sätt att förutsäga hur en organism kommer att se ut och bete sig baserat på dess gener, en bedrift omöjlig före denna studie. Upphovsman:Illustration av Nathan Johnson, PNNL Creative Services.
Markanvändningsändringar, utarmning av näringsämnen, och torka kan få växtrötter att växa djupare i jorden. Men forskare ifrågasätter hur den tillväxten påverkar kol i marken. Kan fler rötter som når djupa jordlager resultera i att mer kol avlägsnas? Eller kommer denna rotdrivna mineralvittring att låsa upp äldre kol i djupa jordar? Kombinera avancerad bildteknik, forskare undersökte hur rötter påverkar organiska kolföreningar och deras samband med mineraler i marken. Resultaten tyder på att jordens ålder och mineralsammansättning samt den tid det har genomgått rotdriven vittring dikterar om rötter främjar lagring eller utsläpp av kol.
Jord innehåller mer än dubbelt så mycket kol som lagras i atmosfären. Det mesta av detta kol finns i djupa jordar, där det kan lagras i årtusenden. Denna studie visade att rotaktivitet i relativt unga jordar kan leda till att kol lagras genom att bilda nya associationer mellan mineraler och organiska kolföreningar. I kontrast, fortsatt rotaktivitet i äldre jordar kan störa befintliga föreningar och orsaka att kol frigörs som klimataktiv koldioxid. Resultaten av denna studie kan hjälpa forskare att avgöra vilka jordar som bättre kan lagra kol på djupet och vilka som kan vara sårbara för kolförlust.
Forskare från University of Massachusetts, University of Arizona, och U.S. Geological Survey tillsammans med två DOE -användarfaciliteter, Stanford Synchrotron Radiation Lightsource och EMSL, Environmental Molecular Sciences Laboratory, för att undersöka djupa jordar tre till mer än fem fot under jorden. Dessa jordar varierade i ålder från 65, 000 till 226, 000 år, och alla hade delar som hade påverkats av den upprepade tillväxten av rötter. Forskare använde en serie fastfasanalyser, några möjliga av EMSL:s högupplösta Fourier-transform-joncyklotronmasspektrometri och Mössbauer-spektroskopifunktioner, Stanford Synchrotron strålningskälla, och skanningsöverföringsröntgenmikroskopi vid den kanadensiska ljuskällan.
Genom att kombinera dessa tekniker gav laget unika insikter om arten av samband mellan mineraler och organiska kolföreningar i jorden, inklusive deras specificitet, partikelstorlek, och molekylär sammansättning. Mönstren för rotdriven vittring överensstämmer utmärkt med förhållandena på platser med olika jordtyper, klimat, och vegetation. De grundläggande processer som upptäckts i denna studie kan därför vara användbara för att modellera växtrotsinflytande på kollagring i jord globalt.
