3124727090

Proporcje pomiędzy zasobami węgla zgromadzonymi w glebie i w biomasie roślinnej również zależą głównie od strefy klimatycznej. Ocenia się, że w lasach tropikalnych proporcja ta wynosi 0,9-r 1,2:1, w lasach strefy umiarkowanej 1,2-5-3:1, a w lasach borealnych może osiągać nawet wartość 3-5-17:1 (Dixon et al., 1994). W skali globalnej gleby magazynują 60-70 % węgla ekosystemów leśnych (IPCC, 2000; Lorenz i Lal, 2010).

Węgiel występuje w glebie w związkach nieorganicznych (głównie w węglanach) oraz w materii organicznej (rys. 1). Gleby ekosystemów narażonych na pożary mogą dodatkowo zawierać znaczne ilości węgla drzewnego.

Materia organiczna gleb stanowi układ dynamiczny, ulegający ciągłym przemianom. Obumarłe części nadziemne oraz korzenie roślin wyższych, martwa makro- i mezofauna oraz obumarłe mikroorganizmy są atakowane przez edafon i rozkładane, poprzez produkty pośrednie, do prostych związków nieorganicznych, takich jak CO2, NH3, H2O, oraz jonów NO3', SO4 , HPO4-’, itp. Proces ten, zwany mineralizacją, przebiega w kilku etapach, a jego tempo zależy od szeregu czynników, takich jak aktywność edafonu, warunki hydrotermiczne oraz właściwości fizyczne i chemiczne gleb. Tempo mineralizacji zależy również od wieku oraz od składu chemicznego wyjściowego materiału organicznego. Rośliny starsze ulegają wolniej rozkładowi niż młodsze, a odporność związków chemicznych na procesy rozkładu można uszeregować następująco: cukry < skrobia < białka < pektyny < hemiceluloza < celuloza < lignina < woski < żywice < garbniki. W związku ze składem chemicznym roślin leśnych, ich odporność na rozkład mikrobiologiczny rośnie w następującej kolejności: trawy < zioła < krzewy < drzewa liściaste < drzewa iglaste < wrzosy.

W optymalnych warunkach substancje łatwo ulegające rozkładowi są całkowicie mineralizowane, pozostałe natomiast, na skutek procesu humifikacji, polegającego na szeregu skomplikowanych reakcji hydrolizy, utleniania, syntezy enzymatycznej i polimeryzacji, przekształcają się ciemno zabarwione, cykliczne związki o charakterze koloidalnym, zwane substancjami humusowymi. Mimo iż materia organiczna gleb skupia uwagę badaczy już od drugiej połowy XVIII wieku, do chwili obecnej nie znane są mechanizmy humifikacji. W każdym razie powstałe w jej wyniku substancje humusowe są bardzo odporne na rozkład i w związku z tym wiążą węgiel w sposób najbardziej trwały. Dotyczy to zwłaszcza tej części humusu, która wchodzi w połączenia z frakcją mineralną gleby, zwłaszcza z minerałami ilastymi (Richardson i Edmonds, 1987; Theng et al., 1989).

Przyjmuje się, że około 75 - 80 % wyjściowego materiału organicznego stosunkowo szybko ulega mineralizacji, natomiast pozostałe 20 - 25 % przekształca się w znacznie trwalsze związki humusowe. Dokładna ocena możliwości trwałego wiązania węgla przez gleby leśne jest bardzo trudna.

Materię organiczną gleb można podzielić na trzy frakcje w zależności od jej trwałości (rys. 1). Frakcja nietrwała (labilna) składa się głównie z mikroorganizmów glebowych i ich metabolitów o czasie pobytu w środowisku glebowym wahającym się od roku do 10 lat. Frakcja stabilna (pośrednia) składa się ze świeżo uformowanych substancji polimerycznych, które mogą być niezwykle zróżnicowane pod względem składu chemicznego, w zależności od rodzaju substratów oraz od czynników glebotwórczych; czas pobytu tej frakcji w glebie waha się od 10 do 50 lat. Frakcja bierna (pasywna) materii organicznej, charakteryzująca się

3