Για να κατανοήσετε τη δυναμική της οργανικής ύλης στο έδαφος, κοιτάξτε στον κόσμο των ορυκτών
Η οργανική ύλη του εδάφους αποτελεί το επίκεντρο πολλών συνεχιζόμενων ερευνών, επειδή, εκτός από το ότι είναι θεμελιώδης μοχλός της γονιμότητας του εδάφους, περισσότερο από το ήμισυ της μάζας του αποτελείται από άνθρακα (περίπου 58% κατά μέσο όρο). Ο άνθρακας που είναι εγκλωβισμένος στην οργανική ύλη του εδάφους συμβάλλει στην απομάκρυνση του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Αυτό σημαίνει ότι η οργανική ύλη του εδάφους μπορεί να βοηθήσει στη ρύθμιση των συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και να μετριάσει την υπερθέρμανση του πλανήτη (Lal, 2004).
Η οργανική ύλη του εδάφους είναι πραγματικά απλώς μια φανταχτερή λέξη για νεκρά και μερικώς αποσυντεθειμένα φυτά, ζώα του εδάφους και μικρόβια, επομένως δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, όπου ζουν οι περισσότεροι από τους οργανισμούς. Ωστόσο, ένα σημαντικό ποσοστό της οργανικής ύλης του εδάφους ταξιδεύει προς τα κάτω στο έδαφος, υποβοηθούμενο από τους οργανισμούς και τη ροή του νερού. Σε ορεινά εδάφη του Καναδά, οι Grand και Lavkulich (2011) υπολόγισαν ότι το εξήντα τοις εκατό της οργανικής ύλης του εδάφους βρίσκεται στην πραγματικότητα στο υπέδαφος σε βάθη μεγαλύτερα από 20 cm. Επειδή οι ερευνητές εστιάζουν παραδοσιακά στα στρώματα του επιφανειακού εδάφους, λίγα είναι γνωστά για τις διαδικασίες που επηρεάζουν τις βαθύτερες δεξαμενές οργανικής ύλης του εδάφους (Rumpel and Kögel-Knabner, 2011).
Στο άρθρο τους του 2018, οι Matteodo et al. ερεύνησε ένα μεγάλο εύρος ορεινών εδαφών για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης καθώς και της θερμικής σταθερότητας της οργανικής ύλης στα στρώματα του εδάφους και του υπεδάφους (Εικ. 1). Η θερμική σταθερότητα της οργανικής ύλης μετράται με σταδιακή θέρμανση του εδάφους έως τους 850°C σε ελεγχόμενες ατμόσφαιρες και είναι ενδεικτική της δυναμικής της οργανικής ύλης (Sebag et al., 2016). Οι συγγραφείς συγκέντρωσαν επίσης λεπτομερείς πληροφορίες για κάθε τοποθεσία, συμπεριλαμβανομένου του κλίματος, της βλάστησης, της μορφής χούμου (που σχετίζεται με τη δραστηριότητα των ζώων του εδάφους), της υφής του εδάφους (το μέγεθος των ορυκτών σωματιδίων), της χημείας του εδάφους και του γεωλογικού υποστρώματος (η φύση των πετρωμάτων από ποια εδάφη αναπτύχθηκαν με την πάροδο του χρόνου).
Βρήκαν μια σαφή απόκλιση των ελέγχων στη δυναμική της οργανικής ύλης του εδάφους μεταξύ των στρωμάτων του εδάφους. Στο επιφανειακό έδαφος, η θερμική σταθερότητα της οργανικής ύλης επηρεάστηκε κυρίως από βιολογικούς και βιοχημικούς παράγοντες, όπως η στοιχειακή σύνθεση της οργανικής ύλης ή η μορφή του χούμου. Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι κανένας από αυτούς τους βιοχημικούς ή βιολογικούς παράγοντες δεν ήταν σημαντικός στο υπέδαφος. στα βαθύτερα στρώματα, η δυναμική της οργανικής ύλης επηρεάστηκε κυρίως από τα ορυκτά του εδάφους. Οι κύριοι παράγοντες πρόβλεψης της θερμικής σταθερότητας της οργανικής ύλης στα υπεδάφια ήταν η υφή του εδάφους, η οξύτητα του εδάφους και η φύση του γεωλογικού υποστρώματος.
Στο υπέδαφος, η οργανική ύλη σπάνια βρίσκεται μεμονωμένα (σε «ελεύθερες» μορφές). Αντίθετα, υπάρχει σε στενή σχέση με ορυκτά του εδάφους (Εικ. 2). Η αλληλεπίδραση της οργανικής ύλης με τα μέταλλα την προστατεύει από τη δραστηριότητα των οργανισμών αποσύνθεσης και ενισχύει τη σταθερότητά της. Matteodo et al. (2018) παρέχουν πειστικές αποδείξεις ότι οι ιδιότητες των ορυκτών, όπως το μέγεθος και η σύνθεση, αποτελούν τον έλεγχο πρώτης τάξης στους μετασχηματισμούς της οργανικής ύλης στα στρώματα του υπεδάφους.
Αυτή η μελέτη προτείνει την ύπαρξη ορίων στους ελέγχους στη δυναμική της οργανικής ύλης, με μια απότομη μετατόπιση από τον κυρίως βιολογικό έλεγχο στον γεωλογικό έλεγχο καθώς μετακινούμαστε από το επιφανειακό έδαφος στο υπέδαφος. Αυτή η αποσύνδεση των ελέγχων του επιφανειακού εδάφους και του υπεδάφους σχετικά με τη δυναμική της οργανικής ύλης έχει σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόησή μας για τις ιδιότητες και τις λειτουργίες του εδάφους. Για παράδειγμα, σημαίνει ότι τα εδάφη δεν μπορούν να θεωρηθούν ως ομοιογενή συστήματα. ούτε πρέπει να μοντελοποιούνται ως τέτοια. Θα πρέπει να επινοηθούν νέα μοντέλα άνθρακα εδάφους που θα περιλαμβάνουν ξεχωριστά στρώματα εδάφους με διαφορετική παραμετροποίηση.
Τέλος, αυτή η μελέτη δείχνει ότι τα εδάφη αντιπροσωπεύουν τη διεπαφή μεταξύ του ζωντανού και του ορυκτού κόσμου. Εάν θέλουμε να κατανοήσουμε και να διατηρήσουμε με επιτυχία τις λειτουργίες διατήρησης της ζωής του εδάφους, πρέπει να λάβουμε υπόψη τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των βιολογικών και γεωλογικών διεργασιών που συμβαίνουν στην επιφάνεια της Γης.
Αναφορές:
- Grand, S., Lavkulich, L.M., 2011. Κατανομή βάθους και προβλέψεις του οργανικού άνθρακα του εδάφους σε Podzols μιας δασικής λεκάνης απορροής στο Νοτιοδυτικό Καναδά. Εδαφολογία 176, 164-174.
- Lal, R., 2004. Οι επιπτώσεις της δέσμευσης άνθρακα στο έδαφος στην παγκόσμια κλιματική αλλαγή και στην επισιτιστική ασφάλεια. Science 304, 1623-1627.
- Matteodo, M., Grand, S., Sebag, D. Rowley, M.C., Vittoz, P., Verrecchia, E., 2018. Αποσύνδεση ελέγχων επιφανειακού εδάφους και υπεδάφους σχετικά με τη δυναμική της οργανικής ύλης στις Ελβετικές Άλπεις. Geoderma 330, 41-51.
- Rumpel, C., Kögel-Knabner, I., 2011. Βαθιά οργανική ύλη του εδάφους – ένα βασικό αλλά ελάχιστα κατανοητό συστατικό του επίγειου κύκλου Γ. Plant and Soil 338, 143-158.
- Sebag, D., Verrecchia, E.P., Cécillon, L., Adatte, T., Albrecht, R., Aubert, M., et al., 2016. Δυναμική της οργανικής ύλης του εδάφους με βάση νέους δείκτες Rock-Eval . Geoderma 284, 185-203.
