Chu trình của carbon hữu cơ trong tầng đất dưới bề mặt. Phần 1. Carbon phóng xạ tự nhiên và từ bom trong các hồ sơ đất từ các thí nghiệm thực địa dài hạn Rothamsted.

Những thí nghiệm thực địa dài hạn của Rothamsted, bắt đầu hơn 150 năm trước, cung cấp vật liệu độc đáo để nghiên cứu chu kỳ carbon trong tầng đất dưới bề mặt. Tổng hợp carbon hữu cơ, ¹⁴C và ¹³C đã được đo trên các hồ sơ đất từ những thí nghiệm này, trước và sau các thử nghiệm bom nhiệt hạch vào giữa thế kỷ 20. Bốn hệ thống quản lý đất đối nghịch đã được lấy mẫu: đất trồng hàng năm cho lúa mì mùa đông; rừng tái sinh trên đất chua; rừng tái sinh trên đất canxi; và đồng cỏ cũ. Tuổi trung bình của carbon phóng xạ từ tất cả các mẫu trước khi thử nghiệm bom trên đất trồng là 1210 năm (0–23 cm), 2040 năm (23–46 cm), 3610 năm (46–69 cm) và 5520 năm (69–92 cm). Carbon phóng xạ từ thử nghiệm bom nhiệt hạch có mặt ở toàn bộ hồ sơ trong tất cả các mẫu sau bom, mặc dù dưới 23 cm số lượng thấp và các phép đo carbon phóng xạ trước và sau khi thử nghiệm bom thường không khác biệt đáng kể. Giá trị δ¹³C tăng xuống dưới mặt cắt, từ −26.3‰ (lớp 0–23 cm, trung bình của tất cả các phép đo) đến −25,2‰ cho lớp 69–92 cm. Tỷ lệ C/N giảm theo độ sâu trong hầu hết các hồ sơ được lấy mẫu. Ngoại trừ các lớp đất bề mặt (0–23 cm) từ đồng cỏ cũ, phương trình hyperbola m = 152.1 − 2341/(1 + 0.264n) cung cấp độ khớp chặt chẽ với dữ liệu carbon phóng xạ từ tất cả các độ sâu, thời gian lấy mẫu và các địa điểm đã thử nghiệm, trong đó n là hàm lượng carbon hữu cơ của đất, tính bằng tấn/ha⁻¹, và m là hàm lượng carbon phóng xạ của đất, trong các đơn vị Δ¹⁴C, đã được điều chỉnh cho các biến đổi của lớp đất theo thời gian. Các loại đất đồng cỏ khác biệt gần như chắc chắn chứa than: một trong số chúng đã được chứng minh bằng ¹³C‐NMR để chứa 0.82% carbon than. Trong Phần 2 (số này) của cặp bài báo này, các phép đo carbon phóng xạ và tổng hợp carbon này được sử dụng để phát triển và kiểm tra một mô hình mới cho chu trình của carbon hữu cơ trong tầng đất dưới bề mặt.