kansainvälisessä maaperäluokitusjärjestelmässä World Reference Base for Soil Resources (WRB) Terra pretaa kutsutaan Pretiseksi Antrosoliksi. Yleisin alkuperäinen maaperä ennen Terra preta on Ferralsol. Terra pretan hiilipitoisuus vaihtelee a-horisonttinsa korkeista erittäin korkeisiin (yli 13-14% orgaanista ainesta), mutta ilman hydromorfisia ominaisuuksia. Terra preta esittää tärkeitä variantteja. Esimerkiksi asumusten lähellä olevat puutarhat saivat enemmän ravinteita kuin kauempana olevat pellot. Amazonian tummien maametallien vaihtelut estävät selvittämästä, ovatko ne kaikki tarkoituksella luotu maanparannusta varten vai ovatko vaaleimmat muunnokset asutuksen sivutuote.
Terra pretan kykyä lisätä omaa tilavuuttaan-näin sitoa lisää hiiltä-dokumentoi ensimmäisenä pedologi William I. Woods Kansasin yliopistosta. Tämä on edelleen Terra pretan keskeinen mysteeri.
Terra preta-maaperän muodostumisesta vastaavat prosessit ovat:
- puuhiilen lisääminen
- orgaanisen aineksen ja ravinteiden lisääminen
- mikro-organismien ja eläinten kasvu maaperässä
puuhiili
biomassan muuttaminen puuhiileksi tuottaa hiilijohdannaisia, joita kutsutaan pyrogeeniseksi tai mustaksi hiileksi ja joiden koostumus vaihtelee kevyesti hiiltyneestä orgaanisesta aineksesta, runsaasti grafiittia sisältäviin nokihiukkasiin, jotka muodostuvat vapaiden radikaalien uudelleenkoostumisesta. Kaikkia hiiltyneitä materiaaleja kutsutaan puuhiileksi. Konventionaalisesti hiileksi katsotaan mikä tahansa luonnollinen orgaaninen aines, joka muuntuu termisesti tai dehydraatioreaktiolla, jossa happi / hiili (O/C) – suhde on alle 60; pienempiä arvoja on ehdotettu. Maaperän mineraalien ja orgaanisen aineksen mahdollisten vuorovaikutusten vuoksi hiiliä on lähes mahdotonta tunnistaa määrittämällä vain O/C: n osuus.toisena tunnistustasona käytetään vedyn ja hiilen osuutta tai molekyylimarkkereita, kuten bentseenipolikarboksyylihappoa.
alkuperäisasukkaat lisäsivät matalalämpötilaista puuhiiltä köyhään maaperään. Jopa 9% mustaa hiiltä on mitattu joissakin terra preta (vastaan 0,5% ympäröivässä maaperässä). Muissa mittauksissa havaittiin hiilipitoisuuksia, jotka ovat 70 kertaa suurempia kuin ympäröivissä ferralsoleissa, ja keskimääräiset arvot ovat 50 Mg/ha/m.
Terra preta-maaperässä olevan puuhiilen kemialliselle rakenteelle on ominaista poly-kondensoituneet aromaattiset ryhmät, jotka takaavat pitkäaikaisen biologisen ja kemiallisen stabiiliuden mikrobien hajoamista vastaan; osittaisen hapettumisen jälkeen se tarjoaa myös suurimman ravinteiden pidättymisen. Matalan lämpötilan puuhiilellä (mutta ei ruohoista tai korkeista selluloosamateriaaleista valmistetulla) on sisäinen kerros biologisia maaöljykondensaatteja, joita bakteerit kuluttavat, ja se on samanlainen kuin selluloosa vaikutuksiltaan mikrobien kasvuun. Hiiltyminen korkeassa lämpötilassa kuluttaa tuota kerrosta eikä lisää juurikaan maaperän hedelmällisyyttä. Kondensoituneiden aromaattisten rakenteiden muodostuminen riippuu puuhiilen valmistusmenetelmästä. Puuhiilen hidas hapettuminen synnyttää karboksyyliryhmiä, jotka lisäävät kationien vaihtokykyä maaperässä. Biomassan tuottamien mustien hiilihiukkasten ydin säilyy aromaattisena vielä tuhansien vuosien jälkeenkin ja esittää tuoreen puuhiilen spektrisiä ominaisuuksia. Tämän ytimen ympärillä ja mustien hiilihiukkasten pinnalla on suurempia määriä karboksyyli-ja fenolihiilen muotoja, jotka spatiaalisesti ja rakenteellisesti eroavat hiukkasen ytimestä. Molekyyliryhmien analysointi tarjoaa todisteita sekä itse mustan hiilen hiukkasen hapettumisesta että ei-mustan hiilen adsorptiosta.
tämä puuhiili on siten ratkaiseva terra pretan kestävyyden kannalta. Ferralsolin muuttaminen puuhiilellä lisää huomattavasti tuottavuutta. Maailmanlaajuisesti maatalousmaat ovat menettäneet keskimäärin 50 prosenttia hiilestään tehoviljelyn ja muiden ihmisperäisten vahinkojen vuoksi.
tuoreen puuhiilen on ”latauduttava” ennen kuin se voi toimia biotooppina. Useat kokeet osoittavat, että lataamaton hiili voi tuoda väliaikaista ehtymistä käytettävissä ravinteita, kun ensimmäinen laittaa maaperään, eli kunnes sen huokoset täyttää ravinteita. Tämä on voitettava liottamalla puuhiiltä kahdesta neljään viikkoa missä tahansa nestemäisessä ravintoaineessa (virtsa, kasvitee jne.).
BiocharEdit
Biochar on puuhiiltä, joka tuotetaan suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa puu-ja lehtiviljelmistä koostuvasta biomassasta ympäristössä, jossa on hyvin vähän tai ei lainkaan happea. Maaperän muuttamisen biokarilla on havaittu lisäävän arbuskulaaristen mykorritsasienten aktiivisuutta. Korkean huokoisuuden materiaalien, kuten zeoliitin, aktiivihiilen ja puuhiilen, testit osoittavat, että mikrobikasvu paranee huomattavasti puuhiilen avulla. Saattaa olla, että maaperän sisällä vaeltaa pieniä hiilenpaloja, jotka tarjoavat elinympäristön bakteereille, jotka hajottavat biomassaa maanpinnan peitealueella. Tällä prosessilla voi olla olennainen merkitys terra pretan itsesaantiin; hyveellinen sykli kehittyy, kun sieni leviää puuhiilestä, vahvistaa ylimääräistä hiiltä, vakauttaa maaperää glomaliinilla ja lisää ravinteiden saatavuutta lähikasveille. Monet muut aineet lieroista ihmisiin sekä hiiltyminen vaikuttavat asiaan.
jos biocharia käytettäisiin laajalti maanparannukseen, sivutuote tuottaisi maailmanlaajuisesti merkittäviä määriä hiiltä, mikä auttaisi välittämään ilmaston lämpenemistä. ”Bio-char-maaperän käsittelyjärjestelmillä voidaan vähentää C-päästöjä, ja C sequestered on helposti vastuullista ja todennettavissa.”
Biocharin on osoitettu lisäävän maaperän kationinvaihtokykyä, mikä parantaa kasvien ravinteiden saantia. Tämän ohella se oli erityisen hyödyllinen happamissa trooppisissa maissa, koska se kykenee nostamaan pH: ta lievästi emäksisen luonteensa vuoksi. Biochar osoittaa, että suhteessa maaperään hapetetun jäännöksen tuottavuus on erityisen vakaa, runsas ja kykenee lisäämään maaperän hedelmällisyyttä.
biohiilen stabiilisuus muihin puuhiilen muotoihin verrattuna johtuu sen muodostumisesta. Orgaanisen materiaalin polttaminen korkeissa lämpötiloissa ja alhaisissa happipitoisuuksissa johtaa huokoiseen nieriärikkaaseen ja tuhkaköyhään tuotteeseen. Biohiilellä on potentiaalia olla ravinnetiheän maaperän hedelmällisyyden pitkäaikainen edistäjä.
orgaaniset aineet ja ravintoaineet
puuhiilen huokoisuus parantaa orgaanisen aineksen, veden ja liuenneiden ravinteiden sekä epäpuhtauksien, kuten torjunta-aineiden ja aromaattisten monisyklisten hiilivetyjen säilyvyyttä.
orgaaniset aineet
puuhiilen orgaanisten molekyylien (ja veden) suuri absorptiopotentiaali johtuu sen huokoisesta rakenteesta. Terra pretan suuri hiilipitoisuus tukee orgaanisen aineksen korkeaa pitoisuutta (keskimäärin kolme kertaa enemmän kuin ympäröivässä köyhässä maaperässä), jopa 150 g/kg. Orgaanista ainesta löytyy 1-2 metrin syvyydestä (3 ft 3 in-6 ft 7 in).
Bechtold ehdottaa terra pretan käyttöä maaperälle, jossa orgaanisen aineksen vähimmäisosuus 50 senttimetrin syvyydessä on yli 2,0-2,5%. Orgaanisen aineksen kerääntyminen kosteaan trooppiseen maaperään on paradoksi, koska olosuhteet orgaanisen aineksen hajoamiselle ovat optimaaliset. On merkille pantavaa, että antrosolit uusiutuvat huolimatta näiden trooppisten olosuhteiden yleisyydestä ja niiden nopeasta mineralisoitumisnopeudesta. Orgaanisen aineksen stabiilisuus johtuu lähinnä siitä, että biomassaa kuluu vain osittain.
NutrientsEdit
Terra preta-maaperässä on myös enemmän ravinteita ja ne säilyvät paremmin kuin ympäröivässä hedelmättömässä maaperässä. P: n osuus on 200-400 mg/kg. Myös Antrosolissa typen määrä on suurempi, mutta kyseinen ravintoaine on immobilisoitunut, koska maaperässä on paljon C: tä yli N: n.
Antrosolin P, Ca, Mn ja Zn saatavuus on ferrasolia korkeampi. Kasvien P -, K -, Ca -, Zn-ja Cu-imeytyminen lisääntyy, kun käytettävissä olevan puuhiilen määrä kasvaa. Kahden viljelykasvin (riisi ja Vigna unguiculata) biomassan tuotanto kasvoi ilman lannoitusta 38-45% (P < 0,05) verrattuna lannoitetun ferralsolin viljelyyn.
läpimitaltaan noin 20 millimetrin (0,79 tuuman) hiilipalojen muuttaminen puuhiilen sijaan ei muuttanut tuloksia lukuun ottamatta mangaania (Mn), jonka imeytyminen lisääntyi huomattavasti.
ravinteiden huuhtoutuminen on tässä antrosolissa vähäistä niiden runsaudesta huolimatta, mikä johtaa korkeaan hedelmällisyyteen. Kun epäorgaanisia ravinteita levitetään maaperään, ravinteiden valuminen antrosoliin ylittää lannoitetun ferralsolin.
mahdollisina ravinteiden lähteinä voidaan tuottaa paikan päällä vain C (fotosynteesin kautta) ja N (biologisesta kiinnittymisestä). Kaikki muut aineet (P, K, Ca, Mg jne.) on oltava maaperässä. Amazoniassa ravinteiden varaaminen luonnollisesti saatavilla olevan orgaanisen aineksen hajoamisesta epäonnistuu rankkasateiden huuhtoessa pois vapautuneet ravinteet ja luonnollisen maaperän (ferralsolit, akrisolit, liksisolit, arenosolit, uxisolit jne.) ei ole mineraaliainesta, joka tuottaisi näitä ravintoaineita. Saviaines, joka on olemassa tässä maaperässä, pystyy pitämään vain pienen osan hajoamisesta saatavista ravinteista. Terra pretan tapauksessa ainoat mahdolliset ravinnonlähteet ovat primääriset ja sekundääriset. Seuraavia aineosia on löydetty:
kylläisyys pH: ssa ja emäksessä on tärkeämpää kuin ympäröivässä maaperässä.
mikro-organismit ja eläimetedit
bakteerit ja sienet (myko-organismit) elävät ja kuolevat puuhiilen huokoisessa väliaineessa, mikä lisää sen hiilipitoisuutta.
on havaittu merkittävää biologista mustan hiilen tuotantoa erityisesti kosteissa trooppisissa olosuhteissa. On mahdollista, että sieni Aspergillus niger on pääasiassa vastuussa.
muuttomato pontoscolex corethrurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) syö puuhiiltä ja sekoittaa sitä hienoksi jauhettuna kivennäismaahan. P. corethrurus on laajalle levinnyt Amazoniassa ja erityisesti raivausalueilla polttoprosessien jälkeen johtuen sen sietokyvystä alhaiselle orgaanisen aineksen pitoisuudelle maaperässä. Tämä on olennainen osa sukupolven terra preta, liittyy agronominen tietoa, johon kerrospukeutuminen puuhiilen ohut säännöllinen kerrokset suotuisa sen hautaaminen P. corethrurus.
jotkin muurahaiset karkotetaan tuoreesta terra pretasta; niiden tiheyden on todettu olevan alhainen noin 10 päivää tuotannon jälkeen verrattuna verrokkimaiden tiheyteen.