Forskargruppen genomförde ett omfattande fältexperiment som heter Biogeochemical Observatory for Carbon, Water and Energy Research (BOCWER) vid ORNL:s Environmental Sciences Division. BOCWER-experimentet involverar 96 stora fält som har planterats med olika kombinationer av tre inhemska växtarter – gul poppel, vit ek och loblolly tall – sedan 2016.
Genom att övervaka växternas tillväxt, markförhållanden och mikrobiella samhällen i dessa tomter under flera år, försökte forskarna förstå hur växter påverkar markmiljön och hur markbiota i sin tur påverkar växternas tillväxt och ekosystems funktion.
"Vår studie visar att växter har tydliga effekter på markegenskaper och mikrobiella samhällen, vilket i sin tur påverkar tillväxten och prestanda hos växterna själva", säger studiens medförfattare Adam Pellegrini, en postdoktor vid ORNL:s Environmental Sciences Division. "Dessa resultat belyser växternas och markens sammanlänkning och deras avgörande roll för att forma ekosystemstruktur och funktion."
Forskarna observerade att olika växtarter hade en betydande inverkan på markens kemi, näringsämneskretslopp och mikrobiell samhällssammansättning. Till exempel hade tomter med gul poppel högre kvävehalt och mikrobiell aktivitet i marken jämfört med tomter med vit ek eller loblolly tall. Omvänt hade jorden i tomter med loblolly tall lägre kvävenivåer och en distinkt mikrobiell samhällsstruktur.
Dessutom fann studien att interaktionerna mellan växter och markbiota utvecklades över tiden. När växtsamhällena mognade blev inverkan av markmikrobiella samhällen på växttillväxt mer uttalad. Detta tyder på att samutvecklingen av växter och markbiota är en kontinuerlig process som formar ekosystemens dynamik på lång sikt.
"Våra resultat understryker vikten av att överväga växt-jord-interaktioner och mikrobiell samhällsdynamik när man studerar och hanterar ekosystem", säger medförfattare Christopher Brown, en forskare vid ORNL:s miljövetenskapsavdelning. "Genom att förstå dessa relationer kan vi bättre förutsäga hur ekosystem kommer att reagera på miljöförändringar och utveckla strategier för att förbättra deras motståndskraft och hållbarhet."
BOCWER-experimentet är en unik plattform för att studera komplexa interaktioner mellan växter, jord och mikrobiella samhällen i en kontrollerad miljö. Experimentets långsiktiga karaktär gör det möjligt för forskare att spåra dessa interaktioner över tid, vilket ger värdefulla insikter om de mekanismer som driver ekosystemutveckling och funktion.
