När planeten värms på grund av överskott av koldioxid i atmosfären, en lösning för att dra ner det kolet - eller åtminstone en större del av det - ligger tyst under oss.

Jordens organiska material - gjorda av sönderfallande växter, djur och mikrobiell vävnad - är det som utmärker friska, levande jord från bara vanlig smuts. Omkring 3% av produktiv jordbruksjord, jordens organiska material är en effektiv "kolsänka" som kan lagra, i marken, koldioxidväxterna drar från atmosfären. Tillsammans med att minska utsläppen av fossila bränslen, att använda jord som stora kolsänkor anses vara en viktig strategi för att bekämpa klimatförändringar.

Att samla på sig organiskt material effektivt och hållbart kräver en djupare förståelse för dess bildning, uthållighet och funktion. Och enligt Colorado State University forskare, inte allt jordens organiska material skapas lika.

En uppsättning studier som leds av CSU -jordforskaren Francesca Cotrufo erbjuder en nyanserad förståelse av olika jordens organiska materialkomponenter som kan ökas genom olika hanteringsstrategier. Publicerar i Global förändringsbiologi , Cotrufo och medförfattare Jocelyn Lavallee och Jennifer Soong upprättar en ram för att klassificera jordens organiska material i två stora kategorier som är fundamentalt olika i ursprung och smink. I en relaterad studie i Naturgeovetenskap , Cotrufo ledde en experimentell och statistisk undersökning av dessa jordens organiska materialkomponenter över europeiska skogar och gräsmarker.

Endast genom att erkänna mångfalden av jordens organiska material kan vetenskap, regeringen och jordbruket går vidare med koldioxidbindning för att hjälpa till att vända klimatförändringarna och samtidigt öka vår jordas hälsa, säger forskarna.

"På grund av tusentals år av historisk markanvändning och konventionellt jordbruk, vi har bidragit till att konsumera jordens organiska material och släppa ut kol från jorden till atmosfären, säger Cotrufo, professor vid Institutionen för jord- och grödor och vetenskapsmedarbetare vid Natural Resource Ecology Laboratory. "Nu, vi har möjlighet att sätta tillbaka det. "

Två distinkta pooler

Den möjligheten, Cotrufo och kollegor säger, tänker på att jordens organiska material har två huvudkomponenter.

Det första kallas "partikelformigt organiskt material, "består av lättvikt, delvis sönderdelade växter och svamprester som är kortlivade och inte väl skyddade.

Det andra är "mineralassocierat organiskt material, "består till stor del av biprodukter från sönderdelning av mikrober som kemiskt binder till mineraler i jorden. Denna typ av material är mer motståndskraftig och kan bestå i marken i århundraden.

Insikter kring bildandet av dessa olika klasser av jord härrör från tidigare arbete som Cotrufo publicerade 2013, upprätta en "mikrobiell effektiv mineralstabiliseringsram" som förändrade hur forskare förstår hur organiskt material kvarstår i jordar. Cotrufo och kollegor föreslog att mikrobiell sönderdelning av växtmaterial kan fungera som en stabilisator för jordens organiska material; man trodde tidigare att bevarande av kol i marken skulle kräva stopp av sönderdelning.

Cotrufo kallar partikelformigt organiskt material jordens "kontrollkonto". Det vänder kontinuerligt och stöder näringscykel men kräver regelbundna avlagringar för att hålla sig vital. Mineralassocierat organiskt material, sedan, är "sparkonto":det får en mindre del av insättningarna men är i sig mer stabil.

Konventionellt jordbruk, Cotrufo säger, har fått oss att ta ut vårt checkkonto och börja leva på våra sparande. Detta händer på grund av att gårdar väljer ut få grödor med minimal rotproduktion, skörda mycket av den ovanjordiska biomassan, och bibehålla få och kemiskt homogena växtinmatningar i marken.

Ledtrådar från naturen

Genom att ta ledtrådar från naturen och förstå hur naturliga prärier och skogar hanterar sina markkontroller och sparkonton, fler framåtsträvande strategier är möjliga för att öka jordbruket och markanvändningen för att bli mer hållbart, Säger Cotrufo. För att återskapa frisk mark som kan fånga upp överskott av kol, båda typerna av jordpooler måste förstärkas, tillägger hon.

Skriver in Naturgeovetenskap , forskarna visade att europeiska gräsmarker och skogar med symbiotiska partnerskap mellan svampar och växter lagrar mer markkol i kvävekrävande mineralassocierat organiskt material. Men skogar som är beroende av symbios med andra svamparter lagrar mer kol i partikelformigt organiskt material, som är mer sårbar för störningar, men har ett lägre kvävebehov och kan ackumulera kol på obestämd tid.

Cotrufo kommer att fortsätta undersöka hur partiklar och mineralassocierade jordens organiska material fördelas, med planer på att införliva amerikanska landundersökningar i hennes datamängder. Cotrufo utsågs också nyligen till Nutrien Distinguished Scholar of Agricultural Sciences vid CSU, en ettårig utmärkelse på $ 12, 000 reserverade för framstående lärare som har betydande effekter på sina områden.