in het international soil classification system World Reference Base for Soil Resources (WRB) wordt Terra preta Pretic Anthrosol genoemd. De meest voorkomende oorspronkelijke grond voordat omgezet in een Terra preta is de Ferralsol. Terra preta heeft een koolstofgehalte variërend van hoog tot zeer hoog (meer dan 13-14% organisch materiaal) in zijn a horizon, maar zonder hydromorfe kenmerken. Terra preta presenteert belangrijke varianten. Zo kregen tuinen dicht bij woningen meer voedingsstoffen dan velden verder weg. Variaties in Amazonian donkere landen verhinderen duidelijk bepalende of alle van hen werden opzettelijk gemaakt voor de verbetering van de voedingsbodem of of de lichtste varianten zijn een bijproduct van de behuizing.Terra preta ‘ s capaciteit om zijn eigen volume te vergroten—dus om meer koolstof vast te leggen—werd voor het eerst gedocumenteerd door pedoloog William I. Woods van de Universiteit van Kansas. Dit blijft het centrale mysterie van terra preta.
de processen die verantwoordelijk zijn voor de vorming van Terra preta bodems zijn::
- Oprichting van houtskool
- omzetting van organische stof en nutriënten
- Groei van micro-organismen en dieren in de bodem
Hout charcoalEdit
De omzetting van biomassa in houtskool produceert een reeks van houtskool derivaten bekend als pyrogene of black carbon, waarvan de samenstelling varieert van licht verkoold organisch materiaal, om te roetdeeltjes rijk in grafiet gevormd door herformulering van vrije radicalen. Alle soorten gecarboniseerde materialen worden houtskool genoemd. Volgens afspraak wordt houtskool beschouwd als elk natuurlijk organisch materiaal dat thermisch is getransformeerd of door een dehydratatiereactie met een zuurstof/koolstof (O/C) – Verhouding van minder dan 60; kleinere waarden zijn gesuggereerd. Vanwege mogelijke interacties met mineralen en organisch materiaal uit de bodem is het bijna onmogelijk om houtskool te identificeren door alleen het aandeel O/C te bepalen.het waterstof/koolstofpercentage of moleculaire merkers zoals benzeenpolycarbonzuur worden gebruikt als tweede niveau van identificatie.
inheemse volkeren voegden houtskool bij lage temperaturen toe aan arme bodems. Tot 9% zwarte koolstof is gemeten in sommige Terra preta (tegen 0,5% in omringende bodems). Andere metingen vonden koolstofniveaus die 70 keer hoger waren dan in omringende ferralsolen, met een gemiddelde waarde van ongeveer 50 Mg/ha/m.
de chemische structuur van houtskool in Terra preta bodems wordt gekenmerkt door poly-gecondenseerde aromatische groepen die een langdurige biologische en chemische stabiliteit tegen microbiële afbraak bieden; na gedeeltelijke oxidatie levert het ook de hoogste nutriëntenretentie. Lage temperatuur houtskool (maar niet dat van grassen of hoge cellulose materialen) heeft een interne laag van biologische aardolie condensaten die de bacteriën consumeren, en is vergelijkbaar met cellulose in zijn effecten op microbiële groei. Verkoeling bij hoge temperatuur verbruikt die laag en brengt weinig toename van de bodemvruchtbaarheid. De vorming van gecondenseerde aromatische structuren is afhankelijk van de productiemethode van houtskool. De langzame oxidatie van houtskool creëert carboxylgroepen; deze verhogen de uitwisselingscapaciteit van de bodem van de kationen. De kern van zwarte koolstofdeeltjes geproduceerd door de biomassa blijft aromatisch zelfs na duizenden jaren en presenteert de spectrale kenmerken van verse houtskool. Rond die kern en op het oppervlak van de zwarte koolstofdeeltjes zijn hogere proporties van vormen van carboxyl-en fenolkoolstoffen ruimtelijk en structureel verschillend van de kern van het deeltje. Analyse van de groepen moleculen levert bewijzen voor zowel de oxidatie van het zwarte koolstofdeeltje zelf, als voor de adsorptie van niet-zwarte koolstof.
deze houtskool is dus doorslaggevend voor de duurzaamheid van terra preta. Het wijzigen van ferralsol met houtskool verhoogt de productiviteit aanzienlijk. Wereldwijd hebben landbouwgronden gemiddeld 50% van hun koolstof verloren als gevolg van intensieve teelt en andere schade van menselijke oorsprong.
verse houtskool moet worden “opgeladen” voordat het als biotoop kan functioneren. Verschillende experimenten tonen aan dat ongeladen houtskool een voorlopige uitputting van beschikbare voedingsstoffen kan brengen wanneer Voor het eerst in de bodem, dat wil zeggen totdat de poriën vullen met voedingsstoffen. Dit wordt overwonnen door het weken van de houtskool voor twee tot vier weken in een vloeibare voedingsstof (urine, plant thee, enz.).Biochar
Biochar is houtskool geproduceerd bij relatief lage temperaturen uit een biomassa van hout en bladhoudende plantaardige materialen in een omgeving met zeer weinig of geen zuurstof. Wijzigende bodem met biochar is waargenomen om de activiteit van arbusculaire mycorrhizale schimmels te verhogen. Tests van materialen met een hoge porositeit zoals zeoliet, actieve kool en houtskool tonen aan dat de microbiële groei aanzienlijk verbetert met houtskool. Het kan zijn dat kleine stukjes houtskool migreren in de bodem, het verstrekken van een habitat voor bacteriën die de biomassa in het oppervlak bodembedekker ontbinden. Dit proces kan een essentiële rol spelen in terra preta ‘ s zelfpropagatie; een deugdzame cyclus ontwikkelt zich als de schimmel zich uit de houtskool verspreidt, extra koolstof fixeert, de bodem stabiliseert met glomaline en de beschikbaarheid van voedingsstoffen voor nabijgelegen planten verhoogt. Veel andere stoffen dragen bij, van regenwormen tot mensen en het verkoolingsproces.
mocht biochar op grote schaal worden gebruikt voor bodemverbetering, dan zou een neveneffect wereldwijd aanzienlijke hoeveelheden koolstofvastlegging veroorzaken, wat de opwarming van de aarde zou helpen bemiddelen. “Bio-char bodembeheersystemen kunnen verhandelbare C-emissiereductie opleveren, en c afgezonderd is gemakkelijk verantwoording af te leggen en verifieerbaar.”
Biochar blijkt de bodemkation-uitwisselingscapaciteit te verhogen, wat leidt tot een verbeterde opname van plantenvoedingsstoffen. Samen met dit was het bijzonder nuttig in zure tropische bodems omdat het in staat is om pH te verhogen vanwege zijn licht alkalische aard. Biochar toont aan dat de productiviteit van geoxideerd residu met betrekking tot een bodem bijzonder stabiel en overvloedig is en in staat is de bodemvruchtbaarheid te verhogen.
de stabiliteit van biochar in vergelijking met andere vormen van houtskool is te wijten aan de vorming ervan. Het proces van het verbranden van organisch materiaal bij hoge temperaturen en lage zuurstofniveaus resulteert in een poreus char-rijk en asarm product. Biochar heeft het potentieel om op lange termijn een voedingsdichte bijdrage te leveren aan de vruchtbaarheid van de bodem.
organisch materiaal en nutriëntenedit
de porositeit van houtskool zorgt voor een betere retentie van organisch materiaal, water en opgeloste nutriënten, alsmede van verontreinigende stoffen zoals pesticiden en aromatische polycyclische koolwaterstoffen.
organisch materiaal
het hoge absorptiepotentieel van organische moleculen (en van water) is te danken aan de poreuze structuur van houtskool. Terra preta ‘ s hoge concentratie houtskool ondersteunt een hoge concentratie van organisch materiaal (gemiddeld drie keer meer dan in de omliggende arme bodems), tot 150 g/kg. Organische stof kan worden gevonden op 1 tot 2 meter (3 ft 3 in to 6 ft 7 in) diep.Bechtold stelt voor om terra preta te gebruiken voor bodems die op 50 centimeter diepte een minimumaandeel organische stof van meer dan 2,0-2,5% vertonen. De accumulatie van organisch materiaal in vochtige tropische bodems is een paradox, vanwege de optimale omstandigheden voor de afbraak van organisch materiaal. Het is opmerkelijk dat anthrosolen regenereren ondanks de prevalentie van deze tropische omstandigheden en hun snelle mineralisatiecijfers. De stabiliteit van organisch materiaal is vooral omdat de biomassa slechts gedeeltelijk wordt verbruikt.
Nutriëntenedit
Terra preta bodems vertonen ook grotere hoeveelheden nutriënten en een betere retentie van deze nutriënten dan omringende onvruchtbare bodems. Het aandeel P bereikt 200-400 mg / kg. De hoeveelheid N is ook hoger in anthrosol, maar die voedingsstof wordt geïmmobiliseerd vanwege het hoge aandeel van C gedeeld door N in de bodem.De beschikbaarheid van P, Ca, Mn en Zn door Anthrosol is hoger dan die van ferrasol. De absorptie van P, K, Ca, Zn en Cu door de planten neemt toe wanneer de hoeveelheid beschikbare houtskool toeneemt. De productie van biomassa voor twee gewassen (rijst en Vigna unguiculata) steeg met 38-45% zonder bevruchting (P < 0,05), vergeleken met gewassen op bevruchte ferralsol.
het bewerken met stukken houtskool met een diameter van ongeveer 20 mm in plaats van gemalen houtskool heeft de resultaten niet veranderd, behalve voor mangaan (Mn), waarvoor de absorptie aanzienlijk is toegenomen.
de uitspoeling van nutriënten in dit anthrosol is minimaal, ondanks hun overvloed, wat resulteert in een hoge vruchtbaarheid. Wanneer anorganische voedingsstoffen worden toegepast op de bodem, echter, de voedingsstoffen’ drainage in anthrosol overtreft die in bevruchte ferralsol.
als potentiële bronnen van nutriënten kunnen alleen C (via fotosynthese) en N (door biologische fixatie) in situ worden geproduceerd. Alle andere elementen (P, K, Ca, Mg, enz.) moet aanwezig zijn in de bodem. In Amazonië faalt de aanvoer van nutriënten uit de afbraak van natuurlijk beschikbaar organisch materiaal als de zware regenval de vrijgekomen nutriënten en de natuurlijke bodems wegspoelt (ferralsolen, acrisolen, lixisols, arenosols, uxisols, enz.) ontbreken van de minerale stof om die voedingsstoffen te verstrekken. Het kleimateriaal dat in die bodems aanwezig is, kan slechts een klein deel bevatten van de nutriënten die beschikbaar zijn bij afbraak. In het geval van terra preta zijn de enige mogelijke voedingsbronnen primair en secundair. De volgende componenten zijn gevonden:
verzadiging in pH en base is belangrijker dan in de omringende bodems.
micro-organismen en dierenedit
bacteriën en schimmels (myco-organismen) leven en sterven af in de poreuze media van houtskool, waardoor het koolstofgehalte toeneemt.
significante biologische productie van zwarte koolstof is vastgesteld, vooral onder vochtige tropische omstandigheden. Het is mogelijk dat de schimmel Aspergillus niger voornamelijk verantwoordelijk is.
de slechtvalkaardworm Pontoscolex corethrurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) neemt houtskool op en mengt het in een fijngemalen vorm met de minerale grond. P. corethrurus is wijdverspreid in Amazonië en met name in open plekken na verbrandingsprocessen dankzij zijn tolerantie van een laag gehalte aan organische stof in de bodem. Dit als een essentieel element in de generatie van terra preta, geassocieerd met agronomische kennis waarbij gelaagdheid van de houtskool in dunne regelmatige lagen gunstig voor het begraven door P. corethrurus.
sommige mieren worden afgestoten van verse Terra preta; hun dichtheid blijkt ongeveer 10 dagen na de productie laag te zijn in vergelijking met die in de controlebodems.