în sistemul internațional de clasificare a solului baza Mondială de referință pentru resursele solului (WRB) Terra preta se numește Antrosol Pretic. Cel mai comun sol original înainte de a fi transformat într-o terra preta este Ferralsol. Terra preta are un conținut de carbon variind de la mare la foarte mare (mai mult de 13-14% materie organică) în orizontul său a, dar fără caracteristici hidromorfice. Terra preta prezintă variante importante. De exemplu, grădinile din apropierea locuințelor au primit mai mulți nutrienți decât câmpurile mai îndepărtate. Variațiile pământurilor întunecate amazoniene împiedică în mod clar să stabilească dacă toate au fost create intenționat pentru îmbunătățirea solului sau dacă cele mai ușoare variante sunt un produs secundar al locuirii.
capacitatea Terra preta de a—și crește propriul volum—astfel pentru a sechestra mai mult carbon-a fost documentată pentru prima dată de pedologul William I. Woods de la Universitatea din Kansas. Acesta rămâne misterul central al terra preta.
procesele responsabile de formarea solurilor terra preta sunt:
- încorporarea cărbunelui de lemn
- încorporarea materiei organice și a nutrienților
- creșterea microorganismelor și a animalelor în sol
cărbune de Lemnedit
transformarea biomasei în cărbune produce o serie de derivați de cărbune cunoscuți sub numele de carbon pirogen sau negru, a căror compoziție variază de la materia organică ușor carbonizată, la particulele de funingine bogate în grafit formate prin recompunerea radicalilor liberi. Toate tipurile de materiale carbonizate se numesc cărbune. Prin convenție, cărbunele este considerat a fi orice materie organică naturală transformată termic sau printr-o reacție de deshidratare cu un raport oxigen/carbon (o/C) mai mic de 60; au fost sugerate valori mai mici. Datorită posibilelor interacțiuni cu mineralele și materia organică din sol, este aproape imposibil să se identifice cărbunele prin determinarea numai a proporției de o/C. procentul de hidrogen/carbon sau markerii moleculari, cum ar fi acidul benzenepolicarboxilic, sunt utilizați ca al doilea nivel de identificare.
indigenii au adăugat cărbune la temperaturi scăzute solurilor sărace. Până la 9% carbon negru a fost măsurat în unele terra preta (față de 0,5% în solurile înconjurătoare). Alte măsurători au constatat niveluri de carbon de 70 de ori mai mari decât în feralsolii din jur, cu valori medii aproximative de 50 Mg/ha/m.
structura chimică a cărbunelui în solurile terra preta este caracterizată de grupări aromatice policondensate care asigură o stabilitate biologică și chimică prelungită împotriva degradării microbiene; de asemenea, asigură, după oxidarea parțială, cea mai mare retenție de nutrienți. Cărbunele la temperatură scăzută (dar nu cel din ierburi sau materiale cu celuloză ridicată) are un strat intern de condensate biologice de petrol pe care bacteriile le consumă și este similar cu celuloza în efectele sale asupra creșterii microbiene. Carbonizarea la temperaturi ridicate consumă acel strat și aduce o creștere mică a fertilității solului. Formarea structurilor aromatice condensate depinde de metoda de fabricare a cărbunelui. Oxidarea lentă a cărbunelui creează grupări carboxilice; acestea cresc capacitatea de schimb a cationilor din sol. Nucleul particulelor de carbon negru produs de biomasă rămâne aromatic chiar și după mii de ani și prezintă caracteristicile spectrale ale cărbunelui proaspăt. În jurul acelui nucleu și pe suprafața particulelor de carbon negru sunt proporții mai mari de forme de carboxilici și fenolici atomi de carbon spațial și structural distinct de nucleul particulei. Analiza grupurilor de molecule oferă dovezi atât pentru oxidarea particulei de carbon negru în sine, cât și pentru adsorbția carbonului non-negru.
acest cărbune este astfel decisiv pentru durabilitatea terra preta. Modificarea ferralsolului cu cărbune de lemn crește foarte mult productivitatea. La nivel global, terenurile agricole au pierdut în medie 50% din carbonul lor din cauza cultivării intensive și a altor daune de origine umană.
cărbunele proaspăt trebuie „încărcat” înainte de a putea funcționa ca un biotop. Mai multe experimente demonstrează că cărbunele neîncărcat poate aduce o epuizare provizorie a nutrienților disponibili atunci când este introdus pentru prima dată în sol, adică până când porii săi se umplu cu substanțe nutritive. Acest lucru este depășit prin înmuierea cărbunelui timp de două până la patru săptămâni în orice nutrient lichid (urină, ceai de plante etc.).
Biocharredit
Biochar este cărbune produs la temperaturi relativ scăzute dintr-o biomasă de lemn și materiale vegetale cu frunze într-un mediu cu oxigen foarte scăzut sau deloc. S-a observat că modificarea solului cu biochar crește activitatea ciupercilor micorizice arbusculare. Testele materialelor cu porozitate ridicată, cum ar fi Zeolitul, carbonul activ și cărbunele, arată că creșterea microbiană se îmbunătățește substanțial cu cărbunele. Este posibil ca bucăți mici de cărbune să migreze în sol, oferind un habitat pentru bacteriile care descompun biomasa în acoperirea solului de suprafață. Acest proces poate avea un rol esențial în auto-propagarea terra preta; un ciclu virtuos se dezvoltă pe măsură ce ciuperca se răspândește din cărbune, fixând carbon suplimentar, stabilizând solul cu glomalină și crescând disponibilitatea nutrienților pentru plantele din apropiere. Mulți alți agenți contribuie, de la râme la oameni, precum și procesul de carbonizare.
dacă biocharul ar deveni utilizat pe scară largă pentru îmbunătățirea solului, un efect secundar ar produce cantități semnificative la nivel global de sechestrare a carbonului, ajutând la medierea încălzirii globale. „Sistemele de management al solului Bio-char pot oferi o reducere comercializabilă a emisiilor de C, iar C sechestrat este ușor responsabil și verificabil.”
se arată că Biocharul crește capacitatea de schimb de cationi din sol, ducând la o absorbție îmbunătățită a nutrienților plantelor. Alături de aceasta, a fost deosebit de util în solurile tropicale acide, deoarece este capabil să crească pH-ul datorită naturii sale ușor alcaline. Biohar arată că, în raport cu un sol, productivitatea reziduurilor oxidate este deosebit de stabilă, abundentă și capabilă să crească nivelurile de fertilitate ale solului.
stabilitatea biocharului în comparație cu alte forme de cărbune se datorează formării sale. Procesul de ardere a materialului organic la temperaturi ridicate și niveluri scăzute de oxigen are ca rezultat un produs poros bogat în carbon și sărac în cenușă. Biochar are potențialul de a contribui pe termen lung la fertilitatea solului.
materie organică și nutriențiedit
porozitatea cărbunelui aduce o mai bună retenție a materiei organice, a apei și a nutrienților dizolvați, precum și a poluanților precum pesticidele și hidrocarburile aromatice poli-ciclice.
materie Organicăedit
potențialul ridicat de absorbție al cărbunelui de molecule organice (și de apă) se datorează structurii sale poroase. Concentrația ridicată de cărbune a Terra preta susține o concentrație ridicată de materie organică (în medie de trei ori mai mare decât în solurile sărace din jur), până la 150 g/kg. Materia organică poate fi găsită la 1 până la 2 metri (3 ft 3 in până la 6 ft 7 in) adâncime.
Bechtold propune utilizarea terra preta pentru soluri care prezintă, la o adâncime de 50 de centimetri (20 in), o proporție minimă de materie organică de peste 2,0-2,5%. Acumularea materiei organice în solurile tropicale umede este un paradox, datorită condițiilor optime de degradare a materiei organice. Este remarcabil faptul că antrosolii se regenerează în ciuda prevalenței acestor condiții tropicale și a ratelor lor rapide de mineralizare. Stabilitatea materiei organice se datorează în principal faptului că biomasa este consumată doar parțial.
NutrientsEdit
solurile Terra preta prezintă, de asemenea, cantități mai mari de nutrienți și o retenție mai bună a acestor nutrienți decât solurile infertile din jur. Proporția de P ajunge la 200-400 mg/kg. Cantitatea de N este, de asemenea, mai mare în antrosol, dar acel nutrient este imobilizat din cauza proporției mari de C peste N în sol.
disponibilitatea Antrosolului de P, Ca, Mn și Zn este mai mare decât ferrasol. Absorbția P, K, Ca, Zn și Cu de către plante crește atunci când crește cantitatea de cărbune disponibil. Producția de biomasă pentru două culturi (orez și Vigna unguiculata) a crescut cu 38-45% fără fertilizare (P < 0,05), comparativ cu culturile pe ferralsol fertilizat.
modificarea cu bucăți de cărbune de aproximativ 20 milimetri (0,79 in) în diametru, în loc de cărbune măcinat, nu a modificat rezultatele, cu excepția manganului (Mn), pentru care absorbția a crescut considerabil.
levigarea nutrienților este minimă în acest antrosol, în ciuda abundenței lor, rezultând o fertilitate ridicată. Cu toate acestea, atunci când nutrienții anorganici sunt aplicați pe sol, drenajul nutrienților din antrosol îl depășește pe cel din feralsolul fertilizat.
ca surse potențiale de nutrienți, numai C (prin fotosinteză) și N (din fixarea biologică) pot fi produse in situ. Toate celelalte elemente (P, K, Ca, Mg, etc.) trebuie să fie prezent în sol. În Amazonia, aprovizionarea nutrienților din descompunerea materiei organice disponibile în mod natural eșuează, deoarece precipitațiile abundente spală nutrienții eliberați și solurile naturale (feralsoli, acrisoli, lixisoli, arenosoli, uxisoli etc.) lipsa materiei minerale pentru a furniza aceste substanțe nutritive. Materia argiloasă care există în acele soluri este capabilă să dețină doar o mică parte din nutrienții disponibili din descompunere. În cazul terra preta, singurele surse de nutrienți posibile sunt primare și secundare. Au fost găsite următoarele componente:
saturația în pH și în bază este mai importantă decât în solurile din jur.
microorganisme și animaleedit
bacteriile și ciupercile (micoorganismele) trăiesc și mor în mediul poros al cărbunelui, crescând astfel conținutul său de carbon.
a fost identificată o producție biologică semnificativă de carbon negru, în special în condiții tropicale umede. Este posibil ca ciuperca Aspergillus niger să fie responsabilă în principal.
râma peregrină Pontoscolex coretrurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) ingerează cărbune și îl amestecă într-o formă fin măcinată cu solul mineral. P. coretrurus este răspândit în Amazonia și în special în poieni după procesele de ardere datorită toleranței sale la un conținut scăzut de materie organică în sol. Acesta este un element esențial în generarea terra preta, asociat cu cunoștințe agronomice care implică stratificarea cărbunelui în straturi subțiri regulate favorabile îngropării sale de către P. coretrurus.
unele furnici sunt respinse din terra preta proaspătă; densitatea lor se dovedește a fi scăzută la aproximativ 10 zile după producție, comparativ cu cea din solurile de control.