Carbon dynamics in soils – Does the diversity of organic inputs matter? a bioenergetics approach

Diversifiering av agroekosystem är en attraktiv jordbruksmetod som kan leda till begränsning/anpassning av klimatförändringar genom att stimulera kolinlagring. Variation i kemiska materialegenskaper som tillförsel marken kan påverka både mikrobiell aktivitet och sammansättningen av markens organiska material. Det övergripande syftet med avhandling var därför att undersöka hur variationen i det organiska material som tillförs marken påverkar markens mikrobiella bearbetning av det organiska materialet. Specifikt studerades hur variationen i det organiska materialet som tillförs marken påverkar egenskaperna av markens organiska material, och hur det påverkar den mikrobiella aktiviteten? I studierna användes jordprover från spannmålsdominerad jordbruksmark till skogsmark, inklusive ett långliggande fältförsök med Salix. Den kemiska sammansättningen av markens organiska material karakteriserades och det nominella oxidationstillstånd bestämdes i varmvatten-extraherat organiskt material. Mikrobiell aktivitet analyserades genom att mäta värmeutvecklingen från jorden med isotermisk kalorimetri, och mikrobernas så kallade ’energetiska avkastning på investeringen’ beräknades. Aktiviteten hos de mikrobiella samhällena i marken påverkas av egenskaperna hos det tillgängliga organiska materialet i marken, framförallt den potentiella avkastningen på investerad energi som mikrobsanhållet kan få ut genom nedbrytningen av det organiska substratet. Variationen av substrat verkade inte påverka aktiviteten men det gjorde dess energi-egenskaperna. Den mikrobiella aktiviteten nådde ett maximum när mikroorganismerna bearbetade substratblandningar med redoxegenskaper som matchade deras preferenser. Endast vid låga nivåer av molekylär diversitet skedde deras nedbrytning synergistisk, dvs. på ett icke-additivt sätt. Den mer långsiktiga effekterna av C-tillförseln kan också påverkas av egenskaperna hos det organiska materialet som tillförs marken: sammansättningen och variationen av markens organiska material påverkades av Salix-arter, men inte av sorter, när de inte överskuggades av heterogeniteten i andra markens egenskaper. Koldynamiken i marken kan bara förstås till fullo genom prismat av interaktioner mellan organiska ämnen och mikroorganismer, och kan inte påverkas enbart genom att tillföra ett diversifierad material, utan snarare genom att påverka deras inneboende energetiska egenskaper.