Landwirte fügen ihrem Boden Kalzium aus vielen Gründen hinzu, die mit der Steigerung der Ernteerträge zusammenhängen – einschließlich der Regulierung des pH-Werts und der Verbesserung der Bodenstruktur.
Mithilfe der Canadian Light Source (CLS) an der University of Saskatchewan haben Wissenschaftler der Cornell University und der Purdue University einen bisher unentdeckten Mechanismus identifiziert, der durch Kalzium ausgelöst wird, wenn es dem Boden zugesetzt wird. Ihre Entdeckung könnte zu einer strategischeren Nutzung des Minerals in der Landwirtschaft führen.
Forscher wussten bereits, dass Kalzium die Art und Weise beeinflusst, wie organische Stoffe im Boden stabilisiert werden. Was nicht bekannt war, war, ob Kalzium einen Einfluss darauf hatte, welche Mikroben beteiligt waren und wie sie wirkten. Mikroben sind mikroskopisch kleine Organismen, die in der Luft, im Boden und im Wasser leben; Im Boden verarbeiten sie organisches Bodenmaterial und tragen zur Förderung des Pflanzenwachstums bei.
„Wir haben gezeigt, dass wir durch die Zugabe von Kalzium zum Boden die Mikrobengemeinschaft im Boden und die Art und Weise, wie sie organisches Material verarbeiten, verändert haben“, sagt der leitende Forscher Itamar Shabtai, Assistenzwissenschaftler an der Connecticut Agricultural Experiment Station. „Sie haben es effizienter verarbeitet – mehr Kohlenstoff wurde im Boden zurückgehalten und weniger ging als CO2 an die Atmosphäre verloren.“
Die Zugabe von Kalzium zu Böden kann dazu beitragen, die organische Substanz zu erhöhen und mehr Kohlenstoff zu binden. Bildnachweis: Canadian Light Source
Kohlenstoff, der etwa die Hälfte der organischen Substanz im Boden ausmacht, ist für fast alle Bodeneigenschaften unglaublich wichtig, sagt Shabtai, der die Forschung im Rahmen seines Postdoktorandenstipendiums an der Cornell University durchführte. „Böden, die mehr Kohlenstoff enthalten, sind im Allgemeinen gesünder. Sie können bei Trockenheit besser Wasser speichern. Böden mit höheren Mengen an organischem Kohlenstoff sind auch in der Lage, Pflanzen effizienter mit Nährstoffen zu versorgen und das Pflanzenwachstum zu fördern, und sie sind besser.“ beständig gegen Erosion.
Aus globaler Sicht enthalten Böden erhebliche Mengen an Kohlenstoff, mehr als Pflanzen und die Atmosphäre zusammen, sagt Shabtai, sodass die Erhaltung dieses Kohlenstoffs dazu beitragen kann, den Klimawandel zu bekämpfen. „Wenn wir den Kohlenstoffgehalt im Boden erhöhen können, können wir möglicherweise den Anstieg des atmosphärischen CO2, den wir beobachten, eindämmen.“
Die Forscher verwendeten die SGM-Beamline am CLS, um die Menge an Pflanzenmaterial zu messen, die nach der Zugabe von Kalzium zersetzt wurde, während die Mid-IR-Beamline es ihnen ermöglichte, den stabilisierten Kohlenstoff im Boden zu identifizieren und zu quantifizieren – Daten, die auf andere Weise nicht zu sammeln waren , sagt Schabtai.
Ihre Erkenntnisse können landwirtschaftlichen Erzeugern potenziell zugute kommen, indem sie ihnen ein weiteres Instrument zur Erhaltung und Verbesserung der organischen Substanz in ihren Böden an die Hand geben. „Da wir jetzt besser verstehen, wie sich Kalzium darauf auswirken kann, wie Mikroben den Bodenkohlenstoff verbessern, können wir vielleicht Bodenverbesserungsmittel verwenden, die Kalzium enthalten und bereits von Landwirten verwendet werden – wie Kalk und Gips – und zwar auf eine Weise, die der Bodenorganik zugute kommt.“ Gegenstand.“
Mehr Informationen:
Itamar A. Shabtai et al., Kalzium fördert die persistente organische Substanz im Boden, indem es die mikrobielle Umwandlung von Pflanzenstreu verändert. Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42291-6