a nemzetközi talajosztályozási rendszerben a TALAJFORRÁSOK World Reference Base for Soil Resources (WRB) a Terra preta-t Pretic Anthrosolnak hívják. A leggyakoribb eredeti talaj, mielőtt terra pretává alakulna, a Ferralsol. A Terra preta széntartalma a magastól a nagyon magasig terjed (több mint 13-14% szerves anyag) a horizontján, de hidromorf jellemzők nélkül. A Terra preta fontos változatokat mutat be. Például a lakásokhoz közeli kertek több tápanyagot kaptak, mint a távolabb lévő mezők. Az amazóniai sötét földek variációi megakadályozzák annak egyértelmű meghatározását, hogy mindegyiket szándékosan hozták-e létre a talajjavítás érdekében, vagy a legkönnyebb változatok a lakóhely melléktermékei.
a Terra preta képességét saját térfogatának növelésére—így több szén megkötésére—először William I. Woods, a Kansasi Egyetem pedológusa dokumentálta. Ez továbbra is a Terra preta központi rejtélye.
a terra preta talajok kialakulásáért felelős folyamatok a következők:
- faszén beépítése
- szerves anyagok és tápanyagok beépítése
- mikroorganizmusok és állatok növekedése a talajban
faszén
a biomassza szénné történő átalakításával pirogén vagy fekete szén néven ismert faszénszármazékok sorozata jön létre, amelyek összetétele az enyhén elszenesedett szerves anyagtól eltérő, a szabad gyökök újraösszetételével képződött grafitban gazdag koromrészecskékhez. A karbonizált anyagok minden típusát faszénnek nevezik. Konvenció szerint a faszenet bármilyen természetes szerves anyagnak tekintik, amelyet termikusan vagy 60-nál kisebb oxigén/szén (O/C) arányú dehidratációs reakcióval alakítanak át; kisebb értékeket javasoltak. A talajból származó ásványi anyagokkal és szerves anyagokkal való lehetséges kölcsönhatások miatt szinte lehetetlen azonosítani a szenet csak az O/C arányának meghatározásával.a hidrogén/szén százalékos arányát vagy a molekuláris markereket, például a benzol-polikarbonsavat használják az azonosítás második szintjeként.
az őslakosok alacsony hőmérsékletű szenet adtak a szegény talajokhoz. Néhány terra preta-ban legfeljebb 9% fekete szenet mértek (szemben a környező talajok 0,5% – ával). Más mérések 70-szer nagyobb szénszintet találtak, mint a környező ferralszolokban, hozzávetőleges átlagértékük 50 Mg/ha/m.
a szén kémiai szerkezetét a terra preta talajokban polikondenzált aromás csoportok jellemzik, amelyek hosszan tartó biológiai és kémiai stabilitást biztosítanak a mikrobiális lebomlás ellen; részleges oxidáció után a legmagasabb tápanyag-visszatartást is biztosítja. Az alacsony hőmérsékletű szén (de nem a füvekből vagy a magas cellulóztartalmú anyagokból) a baktériumok által fogyasztott biológiai kőolajkondenzátumok belső rétegével rendelkezik, és a mikrobiális növekedésre gyakorolt hatása hasonló a cellulózhoz. A magas hőmérsékleten történő elszenesedés felemészti ezt a réteget, és alig növeli a talaj termékenységét. A kondenzált aromás szerkezetek kialakulása a szén előállításának módjától függ. A szén lassú oxidációja karbonsavcsoportokat hoz létre; ezek növelik a kationok cserekapacitását a talajban. A biomassza által termelt fekete szénrészecskék magja évezredek után is aromás marad, és bemutatja a friss szén spektrális jellemzőit. A mag körül és a fekete szén részecskék felszínén nagyobb arányban vannak karbonsavak és fenolos szénatomok térben és szerkezetileg különböznek a részecske magjától. A molekulacsoportok elemzése bizonyítékot szolgáltat mind a fekete szénrészecske oxidációjára, mind a nem fekete szén adszorpciójára.
ez a szén tehát meghatározó a terra preta fenntarthatósága szempontjából. A ferralsol faszénnel történő módosítása jelentősen növeli a termelékenységet. Globálisan a mezőgazdasági területek átlagosan 50% – át veszítették el szén-dioxid-kibocsátásuknak az intenzív művelés és más emberi eredetű károk miatt.
a friss szenet “fel kell tölteni”, mielőtt biotópként működhet. Számos kísérlet bizonyítja, hogy a töltetlen szén ideiglenesen kimerítheti a rendelkezésre álló tápanyagokat, amikor először a talajba kerül, vagyis amíg a pórusai meg nem töltik a tápanyagokat. Ezt úgy lehet legyőzni, hogy a szenet két-négy hétig áztatjuk bármilyen folyékony tápanyagban (vizelet, növényi tea stb.).
BiocharEdit
a Biochar olyan szén, amelyet viszonylag alacsony hőmérsékleten állítanak elő fa és leveles növényi anyagok biomasszájából, nagyon alacsony vagy oxigénmentes környezetben. Megfigyelték, hogy a talaj bioszénnel történő módosítása növeli az arbuszkuláris mikorrhiza gombák aktivitását. A nagy porozitású anyagok, például a zeolit, az aktív szén és a szén vizsgálata azt mutatja, hogy a mikrobiális növekedés jelentősen javul a szénnel. Előfordulhat, hogy apró faszéndarabok vándorolnak a talajban, élőhelyet biztosítva a baktériumok számára, amelyek lebontják a biomasszát a felszíni talajtakaróban. Ennek a folyamatnak alapvető szerepe lehet A terra preta önterjedésében; erényes ciklus alakul ki, amikor a gomba elterjed a faszénről, további szenet rögzít, stabilizálja a talajt glomalinnal és növeli a közeli növények tápanyag-elérhetőségét. Sok más ágens hozzájárul, a földigilisztáktól az emberekig, valamint az elszenesedési folyamathoz.
ha a bioszenet széles körben használják a talajjavításhoz, egy mellékhatás globálisan jelentős mennyiségű szénmegkötést eredményezne, segítve a globális felmelegedés közvetítését. “A Bio-char talajkezelő rendszerek értékesíthető C kibocsátáscsökkentést eredményezhetnek, a C sequestered pedig könnyen elszámoltatható és ellenőrizhető.”
Biochar kimutatták, hogy növeli a talaj kation csere kapacitás, ami jobb növényi tápanyag felvételét. Ezzel együtt különösen hasznos volt savas trópusi talajokban, mivel enyhén lúgos jellege miatt képes emelni a pH-t. A bioszén azt mutatja, hogy a talajhoz viszonyítva az oxidált maradék termelékenysége különösen stabil, bőséges, és képes a talaj termékenységi szintjének növelésére.
a bioszén stabilitása a szén egyéb formáihoz képest annak kialakulásának köszönhető. A szerves anyag magas hőmérsékleten és alacsony oxigénszint mellett történő elégetése porózus szénben gazdag és hamuban szegény terméket eredményez. A bioszén tápanyag-sűrű hosszú távon hozzájárulhat a talaj termékenységéhez.
szerves anyagok és tápanyagok
a szén porozitása javítja a szerves anyagok, a víz és az oldott tápanyagok, valamint a szennyező anyagok, például a peszticidek és az aromás policiklikus szénhidrogének visszatartását.
Organic matterEdit
a szén nagy abszorpciós potenciálja a szerves molekulákban (és a vízben) porózus szerkezetének köszönhető. A Terra preta magas szénkoncentrációja támogatja a szerves anyagok magas koncentrációját (átlagosan háromszor nagyobb, mint a környező szegény talajokban), akár 150 g/kg-ig. A szerves anyag 1-2 méter (3 láb 3-6 láb 7 hüvelyk) mélységben található.
Bechtold a terra preta használatát javasolja olyan talajokhoz, amelyek 50 centiméter (20 hüvelyk) mélységben a szerves anyagok minimális aránya meghaladja a 2,0-2,5% – ot. A szerves anyagok nedves trópusi talajokban történő felhalmozódása paradoxon, a szerves anyagok lebomlásának optimális körülményei miatt. Figyelemre méltó, hogy az antrozolok e trópusi körülmények előfordulása és gyors mineralizációs aránya ellenére regenerálódnak. A szerves anyagok stabilitása elsősorban azért van, mert a biomasszát csak részben fogyasztják el.
Nutritionsedit
a Terra preta talajok is nagyobb mennyiségű tápanyagot mutatnak, és jobban megtartják ezeket a tápanyagokat, mint a környező terméketlen talajok. A P aránya eléri a 200-400 mg/kg-ot. Az n mennyisége szintén magasabb az antrozolban, de ez a tápanyag immobilizálódik, mivel a talajban nagy a C aránya N felett.
az Antroszol p, Ca, Mn és Zn elérhetősége magasabb, mint a ferraszolé. A P, K, Ca, Zn és Cu felszívódása a növények által növekszik, amikor a rendelkezésre álló szén mennyisége növekszik. Két növény (rizs és Vigna unguiculata) biomassza termelése 38-45% – kal nőtt megtermékenyítés nélkül (P < 0,05), összehasonlítva a megtermékenyített ferralsol növényekkel.
körülbelül 20 milliméter (0,79 hüvelyk) átmérőjű faszéndarabokkal történő módosítás őrölt szén helyett nem változtatta meg az eredményeket, kivéve a mangánt (Mn), amelynél az abszorpció jelentősen megnőtt.
a tápanyagok kimosódása minimális ebben az antroszolban, annak ellenére, hogy bőségesen vannak, ami magas termékenységet eredményez. Amikor azonban szervetlen tápanyagokat visznek fel a talajra, a tápanyagok elvezetése az antroszolban meghaladja a megtermékenyített ferralsolét.
lehetséges tápanyagforrásként csak C (fotoszintézis útján) és n (biológiai rögzítésből) állítható elő in situ. Az összes többi elem (P, K, Ca, Mg stb.) jelen kell lennie a talajban. Amazóniában a természetes szerves anyagok bomlásából származó tápanyagok biztosítása meghiúsul, mivel a heves esőzések elmosják a felszabadult tápanyagokat és a természetes talajokat (ferralszolok, akrizolok, lixiszolok, arenoszolok, uxiszolok stb.) hiányzik az ásványi anyag, hogy ezeket a tápanyagokat. Az ezekben a talajokban található agyaganyag a bomlásból származó tápanyagok csak kis részét képes megtartani. A terra preta esetében az egyetlen lehetséges tápanyagforrás az elsődleges és a másodlagos. A következő összetevőket találták:
a pH és a bázis telítettsége fontosabb, mint a környező talajokban.
mikroorganizmusok és állatok
baktériumok és gombák (mikoorganizmusok) élnek és pusztulnak el a szén porózus közegében, ezáltal növelve annak széntartalmát.
jelentős biológiai feketeszén-termelést azonosítottak, különösen nedves trópusi körülmények között. Lehetséges, hogy elsősorban az Aspergillus niger gomba felelős.
a peregrine Pontoscolex corethrurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) földigiliszta szenet fogyaszt, és finomra őrölt formába keveri az ásványi talajjal. A P. corethrurus széles körben elterjedt Amazóniában, különösen az égési folyamatok utáni tisztásokon, mivel tolerálja a talaj alacsony szerves anyagtartalmát. Ez a terra preta generálásának alapvető eleme, amely agronómiai ismeretekhez kapcsolódik, amelyek magukban foglalják a faszén vékony, szabályos rétegekben történő rétegezését, amelyek kedvezőek a P. corethrurus általi eltemetéséhez.
néhány hangyát a friss terra preta taszít; sűrűségük a termelés után körülbelül 10 nappal alacsony, mint a kontroll talajokban.