Dissertation Research: Mechanisms of soil organic carbon interactions with black carbon

论文研究:土壤有机碳与黑碳相互作用的机制

基本信息

  • 批准号:
    1406195
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-08-01 至 2017-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Increasing levels of carbon dioxide in the Earth's atmosphere are driving global climate change. Because soils currently hold more organic carbon than is present as carbon in the atmosphere, soil management can affect rates of global climate change. Pyrogenic carbon is a form of soil carbon that is produced naturally during fires that can be difficult for microbes to decompose. Under some circumstance, this pyrogenic carbon ("biochar") may increase carbon storage and thus reduce the amount of carbon that is emitted to the atmosphere from soils. In order to predict the effects of pyrogenic carbon on soil carbon balance, proposed research will expand existing work to look at the importance of microbes and soil type in determining whether addition of pyrogenic carbon increases soil carbon storage. Methods will include a soil incubation experiment, where diverse soil types from across the United States will be mixed with pyrogenic carbon to predict the effects of pyrogenic carbon on soil organic carbon storage under a variety of conditions. This will help improve national and global efforts to model and predict the natural organic carbon cycle and will provide information that can be useful for land management decisions, especially those where prescribed burning is an option. In addition to these impacts, the research will support a PhD student's research, train undergraduate students in research, and engage the public with organic carbon cycle science, through lectures, general interest articles, a research website, and professional meetings.Pyrogenic C (PyC) can comprise a large fraction of the soil organic carbon (SOC) in soils around the world, with levels up to 50-80% of SOC in some ecosystems. The effects of PyC additions on already existing SOC are still poorly understood. PyC additions to soil have been found to both increase and decrease SOC decomposition, with the magnitude and even direction of these interactions changing over time. These varied responses indicate that multiple mechanisms are occurring, with different mechanisms potentially acting over different timescales. The researchers will use experimental manipulations to determine whether varying the amount of labile OC in PyC and in SOC can predict the magnitude and direction of any priming effects, using 13C-labelled BC. This doctoral dissertation improvement grant will expand current experiments to a nationally representative set of soil types and will test the hypothesis that microbial community composition (analysed using high-throughput sequencing) can be used to predict PyC-SOC interactions. Understanding these mechanisms is essential to predict the impact of natural PyC inputs to soils on the global C cycle, and to quantifying the net climate impact of intentional PyC production and management.
地球大气中二氧化碳水平的增加正在推动全球气候变化。由于目前的土壤比大气中的碳含有更多的有机碳,因此土壤管理会影响全球气候变化的速度。 热源碳是一种土壤碳的一种形式,在火灾中自然产生,这可能使微生物很难分解。 在某些情况下,这种热源碳(“生物炭”)可能会增加碳的储存,从而减少土壤中大气中发出的碳量。为了预测热源碳对土壤碳平衡的影响,拟议的研究将扩大现有的工作,以研究微生物和土壤类型在确定添加热碳中是否会增加土壤碳储存的重要性。方法将包括一个土壤孵化实验,其中来自美国各地的各种土壤类型将与热源碳混合,以预测热源碳在多种条件下土壤有机碳储存的影响。这将有助于改善国家和全球的努力,以建模和预测自然有机碳周期,并提供可能对土地管理决策有用的信息,尤其是那些可以使用规定的燃烧的信息。 除了这些影响外,该研究还将支持博士生的研究,培训本科生研究,并通过有机碳循环科学,通过讲座,一般兴趣文章,研究网站和专业会议。PyrogenicC(PYC)可以兼具在世界各地的土壤有机碳(SOC)的大部分级别,以及在世界各地的一级corss cops six in 50-80-80-80-80-80-80-80-80-80-80-80-80-80-80。 PYC添加对已经存在的SOC的影响仍然知之甚少。发现土壤中的PYC添加既可以增加和减少SOC分解,这些相互作用的大小甚至方向随着时间而变化。这些多样的反应表明,发生了多种机制,具有不同的机制可能在不同的时间尺度上起作用。研究人员将使用13C标记的BC使用实验操作来确定是否改变PYC和SOC中不稳定的OC量是否可以预测任何启动效应的大小和方向。该博士学位论文的改进赠款将把当前的实验扩展到一组国家代表性的土壤类型,并将检验以下假设:微生物群落组成(使用高通量测序分析)可用于预测PYC-SOC相互作用。了解这些机制对于预测天然PYC输入对土壤对全球C周期的影响至关重要,并量化故意PYC生产和管理对气候的净影响。

项目成果

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