Gleba jest jednym z najbogatszych biologicznie środowisk na Ziemi. Według szacunków naukowców, żyje w niej ok/ 59 proc. wszystkich żywych organizmów występujących na naszej planecie. Od gleby zależy też około 95 proc. produkowanej przez nas żywności, a zgromadzone jest w niej więcej węgla niż łącznie w atmosferze i żywej biomasie.
Badanie tego ekosystemu nie jest jednak łatwe. Jednym ze sposobów jest obserwowanie tempa rozkładu materii organicznej. Bakterie, grzyby i inne organizmy glebowe rozkładają szczątki roślin i zwierząt, uwalniając składniki pokarmowe. Im intensywniej zachodzi rozkład, tym większa jest aktywność biologiczna gleby. Problem w tym, że pomiary prowadzone na dużą skalę są bardzo pracochłonne.
Naukowcy wykorzystują w tym celu między innymi standaryzowane torebki herbaty. Zakopuje się je w glebie, a następnie mierzy, ile materiału ubyło po upływie z góry założonego czasu. Metoda jest skuteczna, ale wymaga ostrożnego oczyszczania próbek i precyzyjnego ważenia. Zespół kierowany przez badaczy z Agroscope i Uniwersytetu w Zurychu postanowił sprawdzić rozwiązanie prostsze i zdecydowanie bardziej widowiskowe.
Bawełniana bielizna jako miernik aktywności gleby
Do projektu zgłosiło się około 1400 osób. Ostatecznie wybrano tysiąc uczestników rozmieszczonych możliwie równomiernie na terenie Szwajcarii. Każdy otrzymał dwie pary identycznych męskich majtek z bawełny organicznej, 12 torebek herbaty oraz woreczek na próbkę gleby.
Uczestnicy kopali dół o wymiarach około 60 na 30 na 30 cm. Majtki umieszczali pionowo obok siebie tak, aby syntetyczny pas pozostawał nad powierzchnią. Obok zakopywali torebki zielonej herbaty i rooibosa. Pierwszą parę bielizny wykopywali po 30 dniach, drugą po 60. Materiał trafiał następnie do laboratorium.
Uczestnicy zakopali łącznie 2 tys. par majtek i 12 tys. torebek herbaty. Do naukowców wróciły 1752 pary bielizny, 7088 nieuszkodzonych torebek oraz 883 próbki gleby. Po sprawdzeniu jakości danych do analiz wykorzystano informacje z 780 stanowisk.
Różnica między pierwszym a drugim miesiącem była ogromna. Po 30 dniach rozłożone było średnio 10,1 proc. powierzchni bawełnianego materiału. Po 60 dniach znikało już średnio 50,45 proc. Badacze fotografowali odzyskaną bieliznę na jednolitym tle i komputerowo obliczali, jaka część bawełny pozostała.
Najszybciej majtki znikały w ogrodach
Najsilniejszy wpływ na tempo rozkładu miał sposób użytkowania terenu. Po dwóch miesiącach w prywatnych ogrodach rozłożone było średnio około 58 proc. bawełny. Na trawnikach zaledwie około 40 proc. Pola uprawne osiągały około 51 proc., a trwałe użytki zielone około 47 proc.
Ogrody miały również najwięcej węgla organicznego i składników pokarmowych w glebie. Szczególnie dużo było w nich dostępnego dla roślin fosforu. Jego średnie stężenie wynosiło 13,4 mg na kilogram gleby, podczas gdy na polach uprawnych około 3,5 mg. W części ogrodów przekraczało nawet 60 mg na kilogram.
To ważne zastrzeżenie przy interpretowaniu całego eksperymentu. Szybkie zniknięcie majtek nie musi oznaczać, że gleba jest pod każdym względem zdrowsza. Wyniki wskazują, że metoda szczególnie dobrze pokazuje jej żyzność i dostępność składników pokarmowych. Wysoka zawartość fosforu może być wręcz skutkiem nadmiernego nawożenia, a jego nadmiar może przedostawać się do wód i szkodzić części organizmów glebowych.
Tempo rozkładu bawełny zależało również od rodzaju nawożenia, składu gleby, wilgotności i temperatury. Spadało też wraz z wysokością nad poziomem morza, co badacze wiążą między innymi z niższymi temperaturami.
Sami autorzy przestrzegają jednak przed wyciąganiem z wyniku takiego testu zbyt daleko idących wniosków. Uwzględnione w analizie cechy gleby, sposób użytkowania terenu i warunki środowiskowe wyjaśniały tylko 16,5 proc. różnic w tempie rozkładu majtek. Reszta mogła zależeć od czynników, których w badaniu nie zmierzono, ale także od samej metody zbierania danych. Uczestnicy eksperymentu nie zawsze identycznie wykonywali instrukcje, część informacji w ankietach była niepełna, a z 1000 miejsc po kontroli jakości do końcowej analizy pozostało 780.
Majtki mogą zastąpić laboratoryjną wagę
Wyniki uzyskane za pomocą bielizny porównano z tradycyjnym testem wykorzystującym herbatę. Obie metody dawały zbliżone informacje o właściwościach gleby, a ich wyniki były ze sobą statystycznie powiązane. Autorzy nazwali swoją metodę Underpants Index, czyli wskaźnikiem majtkowym.
Bawełna może przy tym reagować na warunki w glebie nieco inaczej niż herbata. Majtki składają się głównie z celulozy i zawierają niewiele składników pokarmowych, dlatego tempo ich rozkładu jest silniej związane z dostępnością substancji odżywczych w glebie. Liście zielonej herbaty same zawierają ich więcej. Autorzy badania przypuszczają więc, że bawełniana bielizna może być szczególnie przydatna do oceny żyzności gleby, choć nie jest prostym miernikiem jej ogólnego stanu.
Jej największą zaletą nie jest jednak laboratoryjna precyzja. Stan bielizny po wyciągnięciu z ziemi można ocenić gołym okiem, bez dokładnej wagi i obliczeń. Badacze sprawdzili nawet prostą skalę wizualną z przedziałami co 10 proc. i stwierdzili, że pozwala szybko i dość dokładnie oszacować stopień rozkładu.
„Nasze wyniki pokazują, że sposób gospodarowania glebą może znacząco wpływać zarówno na życie w glebie, jak i jej jakość” – mówi Marcel van der Heijden, agroekolog z Uniwersytetu w Zurychu i współautor badania. „Zdrowa, biologicznie aktywna gleba ma zasadnicze znaczenie dla żyzności, obiegu składników pokarmowych i wielu innych usług ekosystemowych” – dodaje.
Autorzy proponują więc zakopywanie bawełnianej bielizny przede wszystkim jako prostą metodę wstępnej oceny aktywności gleby i narzędzie do badań z udziałem ochotników. W tym przypadku to, co zostało z majtek po dwóch miesiącach, dostarczyło danych z setek miejsc, których przebadanie przez sam zespół naukowców byłoby znacznie trudniejsze.