Kontaktinformation
Jumpei Fukumasu
Institutionen för mark och miljö, SLU
jumpei.fukumasu@slu.se, 018-67 24 56, 0722-36 17 39
SLU-nyhet
Hur påverkas markens struktur av interaktioner mellan organiskt kol och mineralämnen?
Publicerad: 27 januari 2022
Hur påverkar halten av organiskt kol, markens struktur och olika fysiologiska processer i jorden varandra? De här faktorerna är viktiga för att förstå vattendynamiken och om marken riskerar att läcka bekämpningsmedel och gödningsmedel. Jumpei Fukumasu har undersökt det här sambandet i åkermark i en ny doktorsavhandling.
Jord är ett poröst medium och har, precis som en tvättsvamp, många olika porstorlekar.
– Det är viktigt att förstå vattendynamiken i förhållande till markens struktur, det vill säga det rumsliga arrangemanget av fasta partiklar och porer, eftersom vatten för med sig jordburkskemikalier som konstgödsel och bekämpningsmedel, säger Jumpei.
Vad är en bra porstruktur i marken?
Om de här kemikalierna lakas ut från grödans rotzon till grundvatten och dikesvatten runt fälten, kan de vara skadliga för vattenlevande organismer och göra grundvattnet olämpligt för mänsklig konsumtion. Därför behöver vi veta hur en bra porstruktur i marken ser ut, både för växtproduktion och för att minimera risken för läckage.
Mer lagrat kol i marken kan hjälpa oss reglera klimatet
Mängden kol som finns lagrad i marken är nästan dubbelt så stor som mängden kol i vegetationen och atmosfären tillsammans. Den största delen av detta kolförråd är i formen av organiskt kol. Historiskt sett så har jordbruk lett till en minskning av mängden kol i marken vilket har bidragit till ökade koldioxidhalter i atmosfären. En förändring av markanvändning och sättet att bruka jorden för att öka inlagringen av organiskt kol kan därför bidra till att minska vår påverkan på framtida klimat.
– I min doktorsavhandling undersökte jag hur organiskt kol lagras och hur det interagerar med markens fasta beståndsdelar i åkerjordar. Därefter undersökte jag sambanden mellan halten organiskt kol och markens porstruktur, vattenflöde och transport av lösta ämnen, berättar Jumpei.
-
Försöksområdet i Bjertorp sent i augusti 2021. Foto: Jumpei Fukumasu.
1/1
Reaktivt aluminium stabiliserar organiskt kol i marken
En stor del av markens organiska kol (80%) fanns i silt- och ler-fraktionerna, vilket tyder på att det mesta av markens organiska kol var skyddat mot mikrobiell nedbrytning. Denna stabilisering verkade drivas av reaktivt aluminium.
– Å andra sidan tycktes lerhalt och reaktivt järn, som båda är kända för att vara viktiga för stabiliseringen av organiskt kol, inte ha någon betydelse i Bjertorpfältet. Förutom variationen i dessa mineralbeståndsdelar fanns det en stor variation i grödornas produktivitet inom fältet, vilket kan ha orsakat en rumslig variation i koltillförseln från grödornas rötter. Denna variation kunde i viss mån förklara den rumsliga variationen i markens halt av organiskt kol, säger Jumpei.
Marktextur var viktigare än kolinnehåll för porstrukturen
Jordens porstorleksfördelning kvantifierades med hjälp av röntgentomografi och mätningar av markens vattenhållande förmåga.
– Mina resultat visade att markens lerhalt hade en större inverkan på porstrukturen än markens halt av organiskt kol. Jag fann dock också att det sker en relativt stor ökning av antalet porer i diameterintervallen 0,2–5 och 480–720 µm när halten organiskt kol ökar. Detta tyder på att en ökning av markens halt av organiskt kol potentiellt är fördelaktigt för att öka vattentillgången för växter och markens infiltrationsförmåga.
Utvärdering av risken för snabba transporter i jorden
Laboratorieexperiment genomfördes för att utvärdera risken för snabb transport av lösta ämnen i markens makroporer och dess samband med markens porstruktur och markegenskaper.
– Risken för snabb transport var beroende av förekomsten av mesoporer och små makroporer (30–480 µm i diameter) snarare än förekomsten av stora makroporer (>720 µm i diameter) och deras nätverk (dvs. hur makroporerna är sammankopplade genom jorden). Jag hittade inte några positiva effekter av halten av organiskt kol på risken för snabb transport. Det kan ha berott på de mycket starkare effekterna av lerhalten, avslutar Jumpei.
Framöver behövs därför ytterligare studier med jordar med mindre variation i lerhalt för att bedöma effekterna av markens halt av organiskt kol på risken för snabb transport.
Länkar:
Läs Jumpei Fukumasus doktorsavhandling “Relations between soil organic carbon, soil structure and physical processes in an agricultural topsoil - The role of soil mineral constituents”
Jumpei Fukumasu försvarar sin avhandling "Relations between soil organic carbon, soil structure and physical processes in an agricultural topsoil : The role of soil mineral constituents" den 17 februari 2022. Alla intresserade är välkomna att ta del av disputationen online. Läs mer om Jumpei Fukumasus disputation här.