Bewertung der verbesserten Gesteinsverwitterung zur Kohlenstoffreduzierung

Um die Erde nicht zu heiss werden zu lassen, müssen wir die Treibhausgasemissionen reduzieren. Das kann durch weniger Verschmutzung und durch Methoden, um Kohlendioxid (CO2) aus der Luft zu holen, erreicht werden. Eine vielversprechende Methode, die gerade untersucht wird, ist das verbesserte Verwitterung von Gestein, bei dem zermahlene vulkanische Gesteine dem Boden hinzugefügt werden. Diese Methode sieht vielversprechend aus, weil sie nicht zu teuer ist, in grossem Massstab durchgeführt werden kann und möglicherweise auch die Bodenqualität für die Landwirtschaft verbessert.

#Was ist verbessertes Verwitterung von Gestein?

Verbessertes Verwitterung von Gestein bezieht sich auf den Prozess, den natürlichen Abbau bestimmter Gesteinsarten, besonders Silikatgesteine, zu beschleunigen. Wenn diese Gesteine zermahlen und in den Boden gemischt werden, können sie mit CO2 in der Luft reagieren. Diese Reaktion erzeugt verschiedene Mineralien und Ionen, die helfen, Kohlenstoff im Boden und in Gewässern zu speichern. Die Zugabe von zermahlenem Gestein setzt wichtige Nährstoffe wie Magnesium und Calcium frei, die die Bodenqualität und die Erträge verbessern können.

#Vorteile des verbesserten Verwitterung von Gestein

1. Kohlenstoffentfernung: Zermahlenes Gestein kann helfen, eine signifikante Menge CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen, potenziell Milliarden Tonnen pro Jahr, wenn es weit verbreitet auf Farmen eingesetzt wird.

2. Bodenverbesserung: Die Nährstoffe, die aus den zermahlenen Gesteinen freigesetzt werden, können die Bodenfruchtbarkeit verbessern, was zu besserem Pflanzenwachstum führen könnte.

3. Weniger Bedarf an Chemikalien: Die Verwendung von zermahlenem Gestein könnte den Bedarf an bestimmten landwirtschaftlichen Produkten, wie Kalk, der oft zur Verbesserung der Bodenbedingungen verwendet wird, reduzieren.

Aber auch wenn die theoretischen Vorteile des verbesserten Verwitterung von Gestein toll klingen, brauchen wir mehr praktische Studien in realen landwirtschaftlichen Umgebungen, um zu sehen, wie effektiv diese Methode tatsächlich CO2 entfernt und wie sie sich auf die Bodenqualität auswirkt.

#Die Rolle der organischen Substanz im Boden

Organische Substanz im Boden (SOM) ist entscheidend, weil sie viel Kohlenstoff enthält und eine Nährstoffquelle für Pflanzen ist. Wenn wir zermahlenes Gestein in den Boden geben, kann das unterschiedliche Auswirkungen auf SOM haben. Wenn mehr SOM entsteht, könnte das bei der Kohlenstoffentfernung helfen, aber wenn SOM abnimmt, könnte das die Vorteile des zermahlenen Gesteins zunichte machen.

#Die Auswirkungen von zermahlenem Gestein auf die organische Substanz im Boden

Wenn zermahlenes Gestein dem Boden hinzugefügt wird, kann es die verschiedenen Typen von SOM beeinflussen. Es gibt hauptsächlich zwei Typen:

1. Mineralassoziierte organische Substanz (MAOM): Dies ist der Teil der SOM, der an Mineralien gebunden ist und normalerweise stabiler im Boden bleibt.
2. Partikuläre organische Substanz (POM): Diese besteht aus grösseren organischen Partikeln und wird leichter abgebaut.

Die Zugabe von zermahlenem Gestein könnte mehr Stellen im Boden schaffen, an denen sich organische Substanz festsetzen kann, was MAOM potenziell erhöhen könnte. Es ist aber auch möglich, dass diese Veränderungen nicht immer von Vorteil sind und zu Verlusten an organischer Substanz führen können.

#Auswirkungen von zermahlenem Gestein auf Bodenmikroben

Bodenmikroben spielen eine Schlüsselrolle beim Abbau von organischer Substanz und dem Nährstoffkreislauf. Die Zugabe von zermahlenem Gestein kann die Aktivität dieser Mikroben verändern, was unterschiedliche Auswirkungen haben kann:

1. Erhöhte Aktivität: Zermahlenes Gestein könnte die Aktivität bestimmter Mikroben erhöhen, die beim Abbau von organischer Substanz helfen, was möglicherweise zu einem besseren Nährstoffkreislauf führt.
2. Verringerte Aktivität: Andererseits könnte es die Gesamtbiomasse der Mikroben verringern, was den Abbau von organischer Substanz reduzieren kann.

Zu verstehen, wie zermahlenes Gestein die Bodenmikroben beeinflusst, ist entscheidend, um die gesamte Auswirkung auf die Kohlenstoffspeicherung und die Bodenqualität herauszufinden.

#Forschungsüberblick

In einer Studie in Kalifornien schauten Forscher darauf, wie zwei Jahre lang die Zugabe von zermahlenem vulkanischen Gestein die SOM und die Bodenmikroben auf drei verschiedenen Farmen beeinflusste. Sie wollten drei Hauptfragen beantworten:

1. Wie beeinflusst zermahlenes Gestein die Bestände an organischem Kohlenstoff und Stickstoff im Boden?
2. Was ist die Auswirkung von zermahlenem Gestein auf die aktive mikrobielle Biomasse und die Gemeinschaftsstruktur?
3. Wie variieren diese Effekte an verschiedenen Standorten mit unterschiedlichen Bodenarten und Anbaumethoden?

#Methoden

1. Standortwahl: Die Forschung wurde in drei verschiedenen landwirtschaftlichen Regionen in Kalifornien durchgeführt, die aufgrund ihrer verschiedenen Bodentypen und Anbausysteme ausgewählt wurden.

2. Gesteinsanwendung: Zermahlenes vulkanisches Gestein wurde in einigen Parzellen hinzugefügt, während Kontrollparzellen nicht behandelt wurden. Beide Parzellenarten wurden gleich behandelt, um einen fairen Vergleich zu gewährleisten.

3. Datensammlung: Bodenproben wurden aus unterschiedlichen Tiefen entnommen, um verschiedene Faktoren, einschliesslich des Gehalts an organischer Substanz, der mikrobielle Aktivität und der chemischen Zusammensetzung zu messen.

#Ergebnisse

#Reaktion der organischen Substanz im Boden

Nach zwei Jahren Anwendung von zermahlenem Gestein waren die gesamten Bestände an organischem Kohlenstoff (SOC) und Stickstoff (SON) in der obersten Bodenschicht (0-10 cm) der behandelten Parzellen im Vergleich zu den Kontrollparzellen niedriger. Dieser Rückgang war hauptsächlich auf einen Abbau von MAOM zurückzuführen, das die grösste und normalerweise stabilere Ansammlung von organischer Substanz darstellt.

1. MAOM-Rückgang: In den behandelten Parzellen gab es einen signifikanten Rückgang der MAOM-Bestände in Bezug auf Kohlenstoff und Stickstoff.
2. POM-Trends: Während MAOM abnahm, zeigte POM keine konsistent signifikanten Veränderungen, was möglicherweise auf eine grössere Stabilität einiger organischer Materialien hinweist.

#Veränderungen in den Nährstoffen im Boden

Die Auswirkungen von zermahlenem Gestein auf Nährstoffe im Boden waren gemischt:

1. Anstieg von anorganischem Kohlenstoff: In Parzellen mit zermahlenem Gestein gab es einen merklichen Anstieg der anorganischen Kohlenstoffwerte, besonders in flacheren Tiefen.
2. pH und Wasserspeichervermögen: Die Zugabe von zermahlenem Gestein erhöhte die pH-Werte im Boden, was die Nährstoffverfügbarkeit beeinflussen könnte. Das Wasserspeichervermögen war jedoch in den behandelten Parzellen niedriger, was das Pflanzenwachstum beeinträchtigen könnte.

#Mikrobielle Aktivität

Die Studie ergab, dass die aktive mikrobielle Biomasse in der obersten Bodenschicht der behandelten Parzellen im Vergleich zu den Kontrollparzellen niedriger war. Das deutet darauf hin, dass die mikrobiologischen Prozesse, die für den Abbau organischer Substanz verantwortlich sind, durch die Zugabe von zermahlenem Gestein negativ beeinträchtigt werden könnten.

1. Mikrobielle Zusammensetzung: Trotz der Veränderungen in der mikrobiellen Biomasse zeigte die gesamte Gemeinschaftszusammensetzung keine signifikanten Unterschiede zwischen behandelten und unbehandelten Parzellen. Allerdings wurden bestimmte mikrobielle Gruppen in der Anwesenheit von zermahlenem Gestein häufiger gefunden.

#Diskussion

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Zugabe von zermahlenem Gestein möglicherweise zu einem Rückgang bestimmter organischer Stoffpools, insbesondere MAOM, führen kann, trotz potenzieller Vorteile wie Nährstofffreisetzung und erhöhtem anorganischem Kohlenstoff. Das weist auf eine komplexe Wechselwirkung zwischen Bodenverbesserungen, Dynamik der organischen Substanz und mikrobieller Aktivität hin.

#Bedeutung der Forschung

Fortlaufende Forschung zum verbesserten Verwitterung von Gestein ist wichtig, da sie helfen kann, Best Practices für die Anwendung dieser Methode in der Landwirtschaft zu definieren. Zu verstehen, wie diese Zuschläge über die Zeit mit Böden und Ökosystemen interagieren, kann helfen, effektive Strategien zur Kohlenstoffentfernung und Bodenverbesserung zu identifizieren.

#Fazit

Verbessertes Verwitterung von Gestein stellt einen potenziell effektiven Weg dar, um Kohlenstoffemissionen zu bekämpfen und gleichzeitig die Bodenqualität zu verbessern. Die ersten Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass eine sorgfältige Betrachtung des Gleichgewichts der organischen Substanztypen und der mikrobiellen Aktivität notwendig ist.

Langfristige Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen von zermahlenem Gestein auf die organische Substanz im Boden und ihre Rolle im Kohlenstoffkreislauf zu klären. Wenn die Forschung fortschreitet, könnte es möglich werden, den Ansatz zu verfeinern, um sowohl die Kohlenstoffentfernung als auch die Bodenqualität in landwirtschaftlichen Anwendungen zu verbessern.