El nitrógeno del suelo en los pastizales que cubren casi un tercio de la superficie de la Tierra es un ingrediente crítico para producir alimentos y detener el cambio climático.

Utilizando los resultados de un primer experimento a escala global, un equipo de investigación internacional que incluye a un ecologista de la Universidad de Guelph está obteniendo una imagen más clara de cómo el nitrógeno en los suelos de los pastizales impulsa el crecimiento de las plantas para la producción de alimentos y la salud del ecosistema.

Este estudio de campo global proporciona una línea de base más detallada de los niveles de nitrógeno en todo el mundo y mejora nuestra comprensión de los ciclos naturales del nitrógeno, así como los efectos de la fertilización excesiva generalizada a través de la agricultura. dijo el profesor de biología integrativa Andrew MacDougall.

Junto con otros miembros de la Red mundial de nutrientes (NutNet), es uno de los casi 40 coautores internacionales en todo el mundo de un nuevo artículo publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .

MacDougall dijo que las mediciones de campo del equipo realizadas durante una sola temporada de crecimiento en seis continentes brindarán a los investigadores información más precisa sobre el ciclo del nitrógeno y su disponibilidad para las plantas que las estimaciones más convencionales basadas en laboratorio.

Aunque los estudios de suelo de laboratorio suelen ser menos costosos que el trabajo de campo, él dijo, "Es posible que las medidas de laboratorio no capturen los procesos del mundo real. Comprender los ciclos del nitrógeno es fundamental para comprender la producción global de las plantas, el ciclo del carbono, los impactos del carbono atmosférico, la producción de alimentos."

El nitrógeno es uno de los nutrientes vegetales más importantes. A través de un proceso llamado mineralización, Los microbios del suelo convierten de forma natural el nitrógeno orgánico en una forma inorgánica que las plantas pueden utilizar. Los agricultores de todo el mundo también agregan nitrógeno a los cultivos como ingrediente clave en los fertilizantes.

Trabajando en 30 sitios de pastizales, incluida la parcela de campo de MacDougall en la isla de Vancouver, los miembros del equipo aislaron muestras de suelo utilizando cilindros metálicos insertados en la tierra. Los investigadores rastrearon las propiedades del suelo y las variables climáticas, como la temperatura y la humedad, en una sola temporada de crecimiento.

Esos núcleos de muestra fueron desenterrados y analizados por la autora principal, Anita Risch, científico del Instituto Federal Suizo de Bosques, Investigación de la nieve y el paisaje.

Como porcentaje del volumen del suelo, Los niveles de nitrógeno entre los 30 sitios variaron desde pequeñas cantidades en los desiertos de Nuevo México en los Estados Unidos hasta el 1.4 por ciento del volumen total del suelo en Lancaster en el Reino Unido. Las tasas de mineralización de nitrógeno fueron tan altas como 1.4 miligramos del elemento por kilogramo de suelo por día.

Controlando el crecimiento de las plantas y la productividad de los pastizales, el nitrógeno gobierna la cantidad de pasto que crece y cuántos animales, incluido el ganado, pueden vivir allí.

Desde las provincias de las praderas de Canadá hasta las pampas argentinas y la península de Crimea, MacDougall dijo:"El 60 por ciento de los pastizales del mundo sustentan el pastoreo de ganado". A medida que una población en crecimiento consume más alimentos, él dijo, Los impactos humanos solo aumentarán, desde el pastoreo directo del ganado hasta la conversión de pastizales para cultivos como el maíz y la soja necesarios para alimentar a esos animales.

El nitrógeno también puede influir en la cantidad de dióxido de carbono del gas de efecto invernadero que se retiene en los suelos de los pastizales en lugar de escapar a la atmósfera. Ya sea CO ₂ se secuestra en el suelo o se libera depende de la actividad de los microbios del suelo que hacen que el nitrógeno esté disponible para las plantas.

Ese proceso de mineralización de nitrógeno utiliza carbono del suelo. Las temperaturas más cálidas y las condiciones más húmedas que se esperan bajo el cambio climático pueden acelerar ese proceso y provocar la liberación de más carbono a la atmósfera. "El carbono se almacena en el suelo siempre que no sea degradado por microbios, "dijo MacDougall.

Los investigadores saben que los pastizales naturales contienen mucho menos nitrógeno que en las áreas fertilizadas por humanos. Los miembros del equipo de NutNet también realizaron experimentos de fertilización en sus parcelas de pastizales, aunque esos resultados aún no están disponibles.

Refiriéndose a las prácticas agrícolas, MacDougall dijo:"Tendemos a sobreabastecer nitrógeno. Conocer las tasas de mineralización y cuánto nitrógeno ya hay en el suelo podría ayudarnos a calibrar la cantidad que agregamos".

Llamar a la red de estudios un "observatorio global, "añadió, "Estamos tratando de determinar la productividad de los pastizales y cómo influye el suelo, el clima y los impactos humanos".

NutNet es una colaboración de investigación internacional que comenzó en 2007 y tiene su sede en la Universidad de Minnesota. Miembro inaugural de la red, MacDougall ha trabajado desde 1999 en el sitio de estudio de la isla de Vancouver, propiedad de Nature Conservancy of Canada.