Ученые разработали новый метод определения количества углерода в почве
Новый метод обнаружения углерода, сохраняемого в почве растениями и микробами, разработала группа физиков и почвоведов из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли министерства энергетики США (Berkeley Lab), 31 марта сообщают на сайте научно-технических новостей Phys.org.
Преимуществом метода по сравнению с традиционно применяемой рентгенографией почвы является то, что измерение выполняется на месте и не требует взятия образцов с последующим изучением их в специальной лаборатории.
Разработчики полагают, что предложенный ими метод измерения содержания углерода в почве обещает стать важным инструментом в борьбе с изменением климата и развитии экологически безопасных форм сельскохозяйственной деятельности.
Арун Персо, физик из лаборатории Беркли и один из руководителей группы пояснил: «С нашим прибором вы можете получить очень точное и быстрое измерение общего содержания углерода на акре земли, не нарушая почву и не нанося вреда живущим там организмам». При этом он позволяет вести регулярный мониторинг состояния почвы.
Углеродный цикл Земли состоит из поглощения растениями углекислого газа и выделения кислорода (которым мы дышим). Углерод идет на строительство органических молекул для развития растения. В последствии большая часть углерода в конечном итоге попадает в почву, а там микробы поглощают этот углерод и превращают его в органическое вещество, которое может сохраняться там в течение длительного времени.
Человек вмешался в этот цикл, добывая углеводородное топливо и сжигая его. Эта деятельность человека привела к глобальному потеплению, а использование земли в сельском хозяйстве привело к истощению органических веществ в почве, что также способствует изменению климата.
Эоин Броди, ученый из лаборатории Беркли, рассказывает о целях разработки: «У нас есть серьезное ограничение в понимании и количественной оценке того, как углерод попадает в почву и сохраняется в ней, из-за того, как мы его измеряем. Обычно мы берем образец почвы в поле и приносим его обратно в лабораторию. Затем мы просто сжигаем его и измеряем выделяющийся углерод. Это чрезвычайно трудоемко и дорого».
Кроме того, этот метод не дает уверенности в его точности, отметил Броди — один из руководителей программы EcoSENSE, компонента Центра интеграции биологических и экологических программ (BioEPIC). В рамках EcoSENSE лаборатория стремится создать наборы датчиков для мониторинга воздействия климата и погоды на функции экосистемы и найти лучший способ измерения содержания углерода в почве.
Устройство, разработанное в лаборатории, сканирует почву пучком нейтронов. Далее детектор улавливает реакцию углерода и других элементов в почве на нейтроны, что позволяет получить картину распределения в почве различных элементов с разрешением около пяти сантиметров.
Всё это происходит над землей, без копания ям и без горения. «Это все равно, что сделать МРТ почвы, — сказал Персо, штатный научный сотрудник ATAP. — Мы получаем трехмерную картину почвы и распределения в ней углерода, а также других элементов, таких как железо, кремний, кислород и алюминий, которые важны для понимания устойчивости углерода в почве».
Причем, пояснил Броди, делать это можно неоднократно в течение всего вегетационного периода, чтобы узнать, как количество углерода и других элементов в почве меняется в зависимости от климата и методов управления земельными ресурсами, и определить, какие методы управления земельными ресурсами более эффективно вытягивают углерод из атмосферы и сохраняют его в почве.
Прибору еще предстоят испытания в полевых условиях, а в проекте у разработчиков сделать процесс измерения более автономным, чтобы его можно было интегрировать в зерноуборочные комбайны и тракторы, чтобы им могли пользоваться на фермах и в лесных хозяйствах, сообщил Эоин Броди.
