Alexandra Kravchenko, Profesor de la Universidad Estatal de Michigan en el Departamento de Plantas, Ciencias del suelo y microbianas, y varios de sus colegas descubrieron recientemente un nuevo mecanismo que determina cómo se almacena el carbono en los suelos que podría mejorar la resiliencia climática de los sistemas de cultivo y también reducir sus huellas de carbono.

Los resultados, publicado la semana pasada en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza , revelan la importancia de la estructura de los poros del suelo para estimular la acumulación y protección de carbono del suelo.

"Comprender cómo se almacena el carbono en los suelos es importante para pensar en soluciones para el cambio climático, "dijo Phil Robertson, Profesor Universitario Distinguido de Planta, Ciencias del suelo y microbianas, y coautor del estudio. "También es muy importante para las formas de pensar sobre la fertilidad del suelo y, por lo tanto, la producción de cultivos."

El estudio se realizó a través del Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos de MSU, financiado por el Departamento de Energía de EE. UU., y el programa de Investigación Ecológica a Largo Plazo de la Estación Biológica Kellogg financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, o NSF, y fue apoyado por la División de Ciencias de la Tierra de NSF.

Durante un período de nueve años, Los investigadores estudiaron cinco sistemas de cultivo diferentes en un experimento de campo replicado en el suroeste de Michigan. De los cinco sistemas de cultivo, solo los dos con una alta diversidad de plantas dieron como resultado niveles más altos de carbono en el suelo. Kravchenko y sus colegas utilizaron micro-tomografía de rayos X y mapeo de enzimas a microescala para mostrar cómo las estructuras de los poros afectan la actividad microbiana y la protección del carbono en estos sistemas. y cómo la diversidad de plantas luego impacta el desarrollo de los poros del suelo que conducen a un mayor almacenamiento de carbono.

John Schade, de la División de Biología Ambiental de la NSF, dijo que los resultados pueden transformar la comprensión de cómo el carbono y el clima pueden interactuar en las comunidades microbianas de plantas y suelos.

"Esta es una clara demostración de un mecanismo único por el cual las comunidades biológicas pueden alterar el medio ambiente, con consecuencias fundamentales para el ciclo del carbono, "Dijo Schade.

"Una cosa que los científicos siempre tienden a asumir es que los lugares donde el nuevo carbono ingresa al suelo son también los lugares donde es procesado por microbios y posteriormente almacenado y protegido". ", Dijo Kravchenko." Lo que hemos encontrado es que para estar protegidos, el carbono tiene que moverse; no se puede proteger en el mismo lugar por donde entra ".

Los científicos han creído tradicionalmente que los agregados del suelo, racimos de partículas de suelo, fueron los principales lugares para el almacenamiento estable de carbono.

Evidencia reciente, sin embargo, muestra que la mayor parte del carbono estable parece ser el resultado de microbios que producen compuestos orgánicos que luego se adsorben en las partículas minerales del suelo. La investigación revela además que los poros del suelo creados por los sistemas de raíces proporcionan un hábitat ideal donde esto puede ocurrir.

De particular importancia son los suelos de ecosistemas con mayor diversidad vegetal. Suelos de ecosistemas de praderas restaurados, con muchas especies de plantas diferentes, tenía muchos más poros del tamaño adecuado para un almacenamiento estable de carbono que una planta pura de pasto varilla.

"Lo que encontramos en la pradera nativa, probablemente debido a todas las interacciones entre las raíces de diversas especies, es que toda la matriz del suelo está cubierta por una red de poros, "Dijo Kravchenko." Por lo tanto, la distancia entre los lugares donde se produce la entrada de carbono, y las superficies minerales sobre las que se puede proteger es muy corta.

"Entonces, El suelo gana mucho carbono. En el monocultivo de pasto varilla, la red de poros era mucho más débil, por lo que los metabolitos microbianos tenían un camino mucho más largo para viajar a las superficies minerales protectoras, "explicó Kravchenko.

Robertson dijo que la investigación puede llevar a los agricultores a centrarse en la diversidad de plantas cuando intenten aumentar el almacenamiento de carbono en el suelo.

"Solíamos pensar que la forma principal de poner más carbono en el suelo es hacer que las plantas produzcan más biomasa, ya sea como raíces o como residuo que se deja en la superficie del suelo para descomponerse". "Dijo Robertson.

"Lo que señala esta investigación es que existen formas más inteligentes de almacenar carbono que los enfoques de fuerza bruta. Si podemos diseñar o generar cultivos con características de enraizamiento que favorezcan este tipo de porosidad del suelo y, por lo tanto, que favorezcan la estabilización del carbono del suelo, esa sería una forma bastante inteligente de diseñar sistemas que puedan generar carbono más rápido ".

Nick Haddad, director del programa de Investigación Ecológica a Largo Plazo de la Estación Biológica Kellogg, dijo que la investigación que se basa en estos hallazgos continuará descubriendo formas de mejorar la sostenibilidad de los ecosistemas agrícolas y los paisajes.

"La investigación a largo plazo muestra formas sorprendentes en que una diversidad de plantas puede beneficiar a los microbios necesarios para un sistema agrícola resistente, "Añadió Haddad.