i det internationella jordklassificeringssystemet World Reference Base for Soil Resources (WRB) Terra preta kallas Pretic Anthrosol. Den vanligaste ursprungliga jorden innan den omvandlas till en terra preta är Ferralsol. Terra preta har ett kolinnehåll som sträcker sig från högt till mycket högt (mer än 13-14% organiskt material) i sin a-horisont, men utan hydromorfa egenskaper. Terra preta presenterar viktiga varianter. Till exempel fick trädgårdar nära bostäder mer näringsämnen än fält längre bort. Variationerna i Amazonas mörka jordar förhindrar tydligt att bestämma om alla avsiktligt skapades för markförbättring eller om de lättaste varianterna är en biprodukt av bostad.
Terra pretas kapacitet att öka sin egen volym—därmed för att binda mer kol—dokumenterades först av pedologen William I. Woods från University of Kansas. Detta är fortfarande terra pretas centrala mysterium.
de processer som är ansvariga för bildandet av terra preta-jordar är:
- inkorporering av träkol
- inkorporering av organiskt material och näringsämnen
- tillväxt av mikroorganismer och djur i jorden
Träkolredigera
omvandlingen av biomassa till kol producerar en serie kolderivat som kallas pyrogen eller svart kol, vars sammansättning varierar från lätt förkolnade organiska ämnen, till sotpartiklar rik på grafit bildad genom rekomposition av fria radikaler. Alla typer av karboniserade material kallas kol. Enligt konvention anses kol vara något naturligt organiskt material som transformeras termiskt eller genom en uttorkningsreaktion med ett syre/kol (O/C) – förhållande mindre än 60; mindre värden har föreslagits. På grund av möjliga interaktioner med mineraler och organiskt material från jorden är det nästan omöjligt att identifiera kol genom att endast bestämma andelen O/C. väte/kolprocenten eller molekylära markörer såsom bensenepolykarboxylsyra används som en andra identifieringsnivå.
urbefolkningen tillsatte kol med låg temperatur till fattiga jordar. Upp till 9% svart kol har uppmätts i vissa terra preta (mot 0,5% i omgivande jordar). Andra mätningar fann kolnivåer 70 gånger större än i omgivande ferralsoler, med ungefärliga medelvärden på 50 Mg/ha/m.
den kemiska strukturen hos kol i terra preta-jordar kännetecknas av poly-kondenserade aromatiska grupper som ger långvarig biologisk och kemisk stabilitet mot mikrobiell nedbrytning; det ger också, efter partiell oxidation, den högsta näringsretentionen. Kol med låg temperatur (men inte från gräs eller höga cellulosamaterial) har ett inre lager av biologiska petroleumkondensat som bakterierna konsumerar och liknar cellulosa i dess effekter på mikrobiell tillväxt. Charring vid hög temperatur förbrukar det lagret och ger liten ökning av jordens fertilitet. Bildandet av kondenserade aromatiska strukturer beror på metoden för tillverkning av kol. Den långsamma oxidationen av kol skapar karboxylgrupper; dessa ökar katjonernas utbyteskapacitet i jorden. Kärnan av svarta kolpartiklar som produceras av biomassan förblir aromatisk även efter tusentals år och presenterar de spektrala egenskaperna hos färskt kol. Runt den kärnan och på ytan av de svarta kolpartiklarna finns högre proportioner av former av karboxyl-och fenolkol rumsligt och strukturellt åtskilda från partikelns kärna. Analys av grupperna av molekyler ger bevis både för oxidationen av den svarta kolpartikeln själv, liksom för adsorptionen av icke-svart kol.
detta kol är alltså avgörande för hållbarheten hos terra preta. Ändring av ferralsol med träkol ökar produktiviteten kraftigt. Globalt har jordbruksmark förlorat i genomsnitt 50% av sitt kol på grund av intensiv odling och annan skada av mänskligt ursprung.
färskt kol måste ”laddas” innan det kan fungera som en biotop. Flera experiment visar att oladdat kol kan ge en provisorisk uttömning av tillgängliga näringsämnen när de först läggs i jorden, det vill säga tills dess porer fylls med näringsämnen. Detta övervinns genom att blötlägga kolet i två till fyra veckor i något flytande näringsämne (urin, växtte, etc.).
BiocharEdit
Biochar är kol som produceras vid relativt låga temperaturer från en biomassa av trä och lummiga växtmaterial i en miljö med mycket lågt eller inget syre. Ändring av jord med biokol har observerats öka aktiviteten hos arbuskulära mykorrhizala svampar. Tester av material med hög porositet som zeolit, aktivt kol och kol visar att mikrobiell tillväxt förbättras avsevärt med kol. Det kan vara så att små bitar av kol migrerar i jorden, vilket ger en livsmiljö för bakterier som sönderdelar biomassan i ytbeläggningen. Denna process kan ha en viktig roll i terra pretas självförökning; en dygdig cykel utvecklas när svampen sprider sig från kolet, fixar ytterligare kol, stabiliserar jorden med glomalin och ökar tillgången på näringsämnen för närliggande växter. Många andra agenter bidrar, från daggmaskar till människor såväl som förkolningsprocessen.
om biokol används i stor utsträckning för markförbättring, skulle en bieffekt producera globalt betydande mängder kolbindning, vilket hjälper till att förmedla global uppvärmning. ”Bio-char markhanteringssystem kan leverera omsättningsbar C-utsläppsminskning, och C-sekvestrerad är lätt ansvarig och verifierbar.”
Biochar har visat sig öka markkatjonutbyteskapaciteten, vilket leder till förbättrat växtnäringsupptag. Tillsammans med detta var det särskilt användbart i sura tropiska jordar eftersom det kan höja pH på grund av dess svagt alkaliska natur. Biochar visar att i förhållande till en jord är produktiviteten hos oxiderade rester särskilt stabil, riklig och kan öka markens fertilitetsnivåer.
biochars stabilitet jämfört med andra former av kol beror på dess bildning. Processen att bränna organiskt material vid höga temperaturer och låga syrenivåer resulterar i en porös rödingrik och askfattig produkt. Biochar har potential att vara en näringstät långsiktig bidragsgivare till jordens fertilitet.
organiskt material och näringsämnenredigera
kolens porositet ger bättre retention av organiskt material, Vatten och upplösta näringsämnen, liksom av föroreningar som bekämpningsmedel och aromatiska polycykliska kolväten.
Organic matterEdit
kolens höga absorptionspotential för organiska molekyler (och vatten) beror på dess porösa struktur. Terra pretas höga koncentration av kol stöder en hög koncentration av organiskt material (i genomsnitt tre gånger mer än i de omgivande fattiga jordarna), upp till 150 g/kg. Organiskt material kan hittas på 1 till 2 meter (3 ft 3 in till 6 ft 7 in) djup.
Bechtold föreslår att man använder terra preta för jordar som visar, vid 50 centimeter (20 tum) djup, en minsta andel organiskt material över 2,0-2,5%. Ansamlingen av organiskt material i fuktiga tropiska jordar är en paradox på grund av optimala förhållanden för nedbrytning av organiskt material. Det är anmärkningsvärt att antrosoler regenererar trots dessa tropiska förhållanden prevalens och deras snabba mineraliseringshastigheter. Stabiliteten hos organiskt material beror främst på att biomassan endast delvis konsumeras.
NutrientsEdit
Terra preta jordar visar också högre mängder näringsämnen och en bättre retention av dessa näringsämnen än omgivande infertila jordar. Andelen P når 200-400 mg/kg. Mängden N är också högre i antrosol, men det näringsämnet immobiliseras på grund av den höga andelen C över N i jorden.
Anthrosols tillgänglighet av P, Ca, Mn och Zn är högre än ferrasol. Absorptionen av P, K, Ca, Zn och Cu av växterna ökar när mängden tillgängligt kol ökar. Produktionen av biomassa för två grödor (ris och Vigna unguiculata) ökade med 38-45% utan befruktning (P < 0,05) jämfört med grödor på befruktad ferralsol.
ändring med kolstycken ungefär 20 millimeter (0,79 tum) i diameter, istället för markkol, förändrade inte resultaten förutom mangan (Mn), för vilken absorptionen ökade avsevärt.
Näringsutlakning är minimal i denna antrosol, trots deras överflöd, vilket resulterar i hög fertilitet. När oorganiska näringsämnen appliceras på jorden överstiger näringsämnenas dränering i antrosol emellertid den i befruktad ferralsol.
som potentiella källor till näringsämnen kan endast C (via fotosyntes) och N (från biologisk fixering) produceras in situ. Alla andra element (P, K, Ca, Mg, etc.) måste vara närvarande i jorden. I Amazonia misslyckas tillförseln av näringsämnen från sönderdelning av naturligt tillgängligt organiskt material, eftersom de kraftiga regnfallen tvättar bort de frigjorda näringsämnena och de naturliga jordarna (ferralsoler, acrisoler, lixisoler, arenosoler, uxisoler etc.) saknar mineralmaterialet för att ge dessa näringsämnen. Lermaterialet som finns i dessa jordar kan bara hålla en liten del av de näringsämnen som görs tillgängliga från sönderdelning. När det gäller terra preta är de enda möjliga näringskällorna primära och sekundära. Följande komponenter har hittats:
mättnad i pH och i bas är viktigare än i de omgivande jordarna.
mikroorganismer och djurredigera
bakterier och svampar (mykoorganismer) lever och dör i det porösa mediet av kol, vilket ökar dess kolinnehåll.
betydande biologisk svart kolproduktion har identifierats, särskilt under fuktiga tropiska förhållanden. Det är möjligt att svampen Aspergillus niger är huvudsakligen ansvarig.
peregrine daggmask Pontoscolex corethrurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) intar kol och blandar det i en finmalt form med mineraljorden. P. corethrurus är utbredd i Amazonia och särskilt i clearings efter brinnande processer tack vare dess tolerans för ett lågt innehåll av organiskt material i jorden. Detta som ett väsentligt element i genereringen av terra preta, associerad med agronomisk kunskap som involverar skiktning av kolet i tunna regelbundna lager som är gynnsamma för dess begravning av P. corethrurus.
vissa myror avvisas från färsk terra preta; deras densitet visar sig vara låg cirka 10 dagar efter produktion jämfört med den i kontrolljord.