Un experimento de diez años en el noreste de China mostró que ambas enmiendas elevaron el carbono orgánico del suelo, pero el rastrojo produjo una mayor acumulación en las capas profundas
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Karem Díaz S.
Un experimento agrícola de diez años realizado en el noreste de China reveló que la incorporación de biochar y la devolución del rastrojo de maíz al campo pueden aumentar considerablemente el carbono orgánico del suelo, aunque lo hacen mediante mecanismos diferentes. El trabajo, desarrollado a partir de un ensayo de largo plazo de la Universidad Agrícola de Shenyang, analizó no solo cuánto carbono permanecía en el terreno, sino también su origen, transformación y distribución hasta 60 centímetros de profundidad.
Los resultados, publicados en la revista Carbon Research, mostraron que las dos prácticas incrementaron significativamente el carbono orgánico respecto del tratamiento de control. Sin embargo, mientras el biochar aportó una fracción de carbono relativamente estable y favoreció la acumulación de residuos microbianos, el rastrojo estimuló una ruta más activa en la que intervinieron la descomposición vegetal, los microorganismos, los agregados del suelo y el desplazamiento del carbono orgánico disuelto hacia capas inferiores.
El trabajo aporta nuevos elementos para decidir cómo manejar los residuos agrícolas, una cuestión relevante tanto para conservar la fertilidad como para mantener carbono dentro de los sistemas productivos. El interés agronómico del biocarbón ya ha impulsado iniciativas destinadas a transformar residuos agrícolas en biochar para mejorar los suelos y almacenar carbono, aunque sus efectos dependen del material utilizado, las dosis y las características del terreno.
Diez campañas consecutivas en un campo de maíz
El experimento comparó tres tratamientos: una parcela de control, una aplicación anual de biochar de aproximadamente 2,625 toneladas por hectárea y la incorporación anual de alrededor de 7,5 toneladas por hectárea de rastrojo de maíz. Los tratamientos se mantuvieron durante diez temporadas consecutivas antes de realizar los análisis utilizados en la investigación.
Los científicos tomaron muestras en tres profundidades: 0–20, 20–40 y 40–60 centímetros. Esta separación permitió observar un aspecto que puede pasar inadvertido cuando los estudios se concentran únicamente en la capa superficial: la forma en que el carbono se distribuye verticalmente dentro del perfil agrícola.
En los primeros 20 centímetros, las dos enmiendas produjeron incrementos muy similares del carbono orgánico. El biochar lo elevó un 49,70% y el rastrojo un 48,87% respecto del control, sin una diferencia estadísticamente significativa entre ambos tratamientos en esa capa.
La comparación cambió al analizar el subsuelo. Entre 20 y 40 centímetros, la incorporación de rastrojo incrementó el carbono orgánico un 105,90%, frente a un 72,81% con biochar. Entre 40 y 60 centímetros, el aumento fue del 32,35% con rastrojo y del 4,74% con biochar.
El rastrojo llevó más carbono hacia las capas profundas
Las diferencias de profundidad llevaron al equipo a estudiar el carbono orgánico disuelto, una fracción capaz de desplazarse dentro del perfil del suelo y que además constituye una fuente de energía disponible para los microorganismos.
Tanto el biochar como el rastrojo aumentaron su concentración, pero modificaron de forma diferente sus características moleculares. La incorporación del residuo de maíz generó en la capa superficial un carbono orgánico disuelto más bioactivo y fácilmente aprovechable por los microorganismos. También favoreció un desplazamiento vertical más intenso hacia las capas inferiores.
El biochar, por el contrario, redujo el estado nominal de oxidación del carbono del material orgánico disuelto, una característica que el estudio relaciona con una menor bioactividad y una mayor persistencia. A ello se suma el carbono estable contenido directamente en el propio material carbonizado.
Esta diferencia ayuda a explicar por qué no todas las estrategias para aumentar la materia orgánica producen exactamente el mismo resultado. La investigación agrícola ha mostrado que incorporar residuos vegetales puede aumentar la materia orgánica y al mismo tiempo modificar su velocidad de descomposición, debido a la actividad de microorganismos y al denominado efecto de cebado.
Los microorganismos transforman parte del carbono incorporado
El equipo utilizó espectrometría de masas de resonancia ciclotrónica de iones por transformada de Fourier, análisis de fenoles de lignina, mediciones de aminoazúcares y estudios de agregados del suelo. Con estas herramientas distinguió componentes del carbono procedentes de las plantas y otros derivados de microorganismos.
Cuando bacterias y hongos utilizan compuestos orgánicos para crecer, una parte del carbono termina formando biomasa microbiana. Después de la muerte de esos organismos quedan residuos celulares conocidos como necromasa, que pueden incorporarse a fracciones relativamente persistentes de la materia orgánica del suelo.
El biochar aumentó el carbono procedente de necromasa microbiana y redujo el carbono de origen vegetal detectado en las capas de 0–20 y 20–40 centímetros. Los autores relacionan este patrón con una mayor descomposición del carbono vegetal nativo y con la entrada directa de carbono estable procedente del biochar.
El rastrojo produjo otra respuesta: aumentó tanto el carbono derivado de las plantas como la necromasa microbiana. El residuo fresco suministró material que fue procesado activamente por los microorganismos y posteriormente incorporado a diferentes reservas de carbono del terreno.
La importancia de esa transformación biológica coincide con investigaciones recientes que han señalado que la biomasa y la necromasa microbianas pueden actuar como indicadores tempranos de cambios en el carbono de los suelos agrícolas, incluso antes de que las modificaciones del carbono total sean fácilmente detectables.
Los agregados del suelo también participaron en la acumulación
Las dos enmiendas aumentaron la proporción de pequeños macroagregados, estructuras formadas por partículas minerales y materia orgánica que pueden proteger físicamente parte del carbono frente a la descomposición. El efecto fue más pronunciado con la incorporación de rastrojo a lo largo del perfil analizado.
El modelado estadístico utilizado por los investigadores indicó que el rastrojo favoreció la acumulación de carbono mediante una ruta coordinada entre la formación de agregados, el carbono vegetal y la necromasa microbiana. En el tratamiento con biochar predominó, en cambio, el aporte directo de carbono estable y una acumulación indirecta de residuos microbianos.
Estos mecanismos ayudan a explicar por qué el carbono orgánico del suelo no constituye una reserva uniforme. Investigaciones sobre la formación y estabilidad del carbono orgánico mediadas por microorganismos, minerales y agregados muestran que aumentar la entrada de materia orgánica no garantiza por sí solo que toda esa materia permanezca almacenada durante el mismo periodo.
Biochar y rastrojo no deberían considerarse equivalentes
Los resultados del ensayo indican que ambas alternativas pueden contribuir al almacenamiento de carbono, pero sus funciones no son idénticas. El biochar mostró una vía asociada principalmente con el ingreso directo de carbono persistente y la acumulación de residuos microbianos, mientras que el rastrojo promovió un ciclo biológico más activo y una mayor transferencia de carbono hacia capas profundas.
Esta distinción tiene implicaciones para el manejo agrícola. Si el objetivo prioritario es incorporar una fuente de carbono químicamente resistente, el biochar ofrece características específicas. Si se pretende estimular simultáneamente el procesamiento microbiano, conservar carbono vegetal y favorecer su movimiento dentro del perfil, la devolución de residuos puede desempeñar otra función.
La interacción entre biochar y microorganismos también constituye un campo activo de investigación. Se ha documentado que la estructura porosa del biocarbón puede modificar el hábitat de bacterias y hongos del suelo, con consecuencias para el ciclo de nutrientes y la estabilización de materia orgánica.
La respuesta depende del suelo, la profundidad y el material aplicado
Los autores advierten que los resultados no deben interpretarse como una recomendación universal para todos los sistemas agrícolas. El experimento contó con tres réplicas de campo y algunas determinaciones analíticas tuvieron limitaciones relacionadas con su elevado costo. Además, las propiedades fisicoquímicas iniciales fueron determinadas a partir de una muestra compuesta y determinados marcadores utilizados no representan la totalidad del carbono orgánico existente en el suelo.
También será necesario comprobar cuánto tiempo persisten las diferentes fracciones de necromasa bacteriana y fúngica y determinar con mayor precisión los mecanismos responsables del movimiento de la materia orgánica disuelta hacia el subsuelo. Los investigadores plantean que ensayos adicionales en diferentes climas, tipos de suelo y sistemas de cultivo permitirán establecer hasta qué punto pueden generalizarse los patrones observados en el noreste de China.
La necesidad de evaluar cada contexto resulta especialmente importante con el biochar. Aunque puede mejorar determinadas propiedades agrícolas, el biochar elaborado a partir de paja puede agravar la salinidad en ciertas condiciones y dosis, lo que demuestra que el origen de la biomasa y las características químicas del producto deben considerarse antes de aplicarlo.
El experimento de diez años aporta así una diferencia práctica: contabilizar únicamente cuánto carbono aumenta en la superficie puede ocultar una parte relevante de lo que sucede en el suelo. La profundidad, el movimiento del carbono orgánico disuelto, la actividad microbiana y la formación de agregados determinan dónde termina almacenándose el carbono procedente de los residuos agrícolas y bajo qué forma permanece en el sistema.
Fuentes referenciales:
EurekAlert!
Carbon Research
