Investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) estudiaron recientemente cómo la humedad influye en la respiración heterotrófica del suelo. Ese es el proceso similar a la respiración mediante el cual los microbios convierten el carbono orgánico muerto del suelo en dióxido de carbono.

Globalmente los suelos almacenan enormes cantidades de carbono orgánico, algunos de los cuales son consumidos por microbios y exhalados como dióxido de carbono. De este modo, Los suelos producen un importante flujo de dióxido de carbono natural a la atmósfera cada año. (La cantidad es grande:aproximadamente seis veces mayor que las emisiones humanas del mismo gas de efecto invernadero).

Comprender qué influye en este flujo tiene enormes implicaciones para comprender el cambio climático y el ciclo del carbono. y para establecer objetivos de emisiones.

El estudio de biogeoquímica ofrece una estrategia de modelado rentable que es la primera en investigar el efecto de la humedad en estas tasas de respiración críticas para el clima en la escala de poros difícil de simular. El documento también sostiene que las simulaciones deben reconocer la diversidad de los espacios porosos del suelo, y vaya más allá del supuesto de modelización de que los suelos son homogéneos.

Ya es bien sabido que las condiciones de humedad en el suelo afectan las tasas de respiración de los microbios heterótrofos. Pero considere el complejo, mundos diminutos en los que la humedad habita y hace su trabajo. Los suelos están hechos de arena, limo, arcillas y materia orgánica formada en "porosferas" en miniatura. Sucesivamente, estos hábitats microbianos entrelazados están divididos por agua y gases.

Modelar la respiración heterotrófica en lo que los científicos llaman "escala de poros" es difícil. Para uno, Existen grandes desafíos computacionales para modelar fluidos a una escala tan pequeña. Por otro, El modelado a escala de poros es difícil debido a las diferencias de microescala dentro del suelo. Resulta que la distribución de carbono orgánico en los suelos está muy localizada. La cantidad de carbono orgánico que va a cada lugar depende de la protección física, recalcitrancia química, conectividad de poros, colonias microbianas no uniformes, y contenido de humedad local.

Este estudio, escrito por Zhifeng Yan, Vanessa Bailey, y otros cuatro científicos del PNNL:es el primero en hacer una investigación a escala de poros de cómo las tasas de respiración impulsadas por la humedad se ven afectadas por factores que incluyen la heterogeneidad de la estructura de los poros del suelo, biodisponibilidad del carbono orgánico del suelo, distribución del contenido de humedad, y transporte de sustrato. También proporciona información sobre los procesos físicos que controlan cómo responde la respiración del suelo a los cambios en las condiciones de humedad. Es más, Los análisis numéricos del documento representan un enfoque rentable para investigar la mineralización de carbono en los suelos.

Las simulaciones en este estudio generalmente confirman varios supuestos previos:que la tasa de respiración de carbono del suelo es una función del contenido de humedad; que tales tasas aumentan a medida que aumenta la humedad (y por lo tanto la disponibilidad de sustrato); y que la respiración de carbono del suelo disminuye después de un óptimo debido a la limitación de oxígeno.

Los resultados del modelo del estudio, replicado por la investigación de campo, también confirman que las tasas de respiración aumentan con una mayor porosidad del suelo, y que los suelos compactados, los que tienen menos porosidad porque no se han arado ni alterado, reducen la velocidad a la que el dióxido de carbono se escapa a la atmósfera.

Por el camino, el estudio advierte del peligro de asumir que los suelos modelados tienen una porosidad uniforme. Es mejor, los investigadores dicen, intentar simular la heterogeneidad estructural (diversidad) de los suelos tal como existen en la naturaleza.

Se necesita más investigación, agregan, sobre cómo los procesos aeróbicos y anaeróbicos acoplados acelerarían o ralentizarían la cantidad de carbono orgánico secuestrado en el suelo. Estos procesos acoplados no estaban en el diseño del estudio.