Un estudio realizado en Illinois analizó perfiles de un metro y encontró que los aportes de carbono en las capas inferiores pueden incorporarse a formas minerales más persistentes
Redactor: Valentina Ríos
Editor: Javier Morales O.
Investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign encontraron indicios de que las raíces profundas del miscanthus pueden contribuir a formar reservas estables de carbono en las capas inferiores de los suelos agrícolas. El estudio se realizó en plantaciones perennes maduras ubicadas en Urbana, Illinois, Estados Unidos.
El equipo del Centro de Innovación en Bioenergía y Bioproductos Avanzados examinó perfiles de suelo de hasta un metro de profundidad. Su objetivo fue entender cómo cambian con la profundidad los aportes de las raíces, la actividad microbiana y la acumulación de diferentes formas de carbono.
Los resultados, publicados en la revista Biogeochemistry, indican que el carbono incorporado en las capas profundas puede tener mayores oportunidades de permanecer asociado con los minerales. No obstante, la investigación no cuantificó cuánto carbono adicional acumularía una explotación durante un periodo prolongado ni demuestra por sí sola un secuestro neto permanente.
El análisis alcanzó capas poco estudiadas del suelo
Buena parte de las investigaciones agrícolas sobre carbono se concentra en los primeros centímetros del terreno, donde se encuentran la mayor densidad de raíces y la actividad biológica más intensa. Esta práctica puede dejar fuera una proporción importante del perfil utilizado por las plantas perennes.
Los investigadores excavaron cinco fosas bajo parcelas maduras de miscanthus y separaron las raíces finas presentes en cada profundidad. También midieron el carbono total del suelo, la respiración microbiana y los procesos potenciales de mineralización y nitrificación del nitrógeno.
El muestreo de perfiles completos resulta necesario porque las reservas y los flujos no se distribuyen uniformemente. Experiencias agrícolas anteriores han señalado que una evaluación rigurosa del carbono del suelo debe incluir capas inferiores y descontar las emisiones relacionadas con los procesos biológicos y productivos.
Para seguir el destino de un aporte reciente, el equipo añadió glucosa marcada con el isótopo carbono-13. Esta señal permitió distinguir el material incorporado experimentalmente del carbono que ya se encontraba almacenado en el terreno.
Dos fracciones de carbono respondieron de forma diferente
El estudio diferenció el carbono orgánico particulado y el carbono orgánico asociado con minerales. El primero procede de fragmentos vegetales y otros restos orgánicos relativamente reconocibles, mientras que el segundo permanece unido a partículas minerales del suelo y suele presentar una mayor estabilidad.
La biomasa de raíces finas, el carbono total y la actividad microbiana disminuyeron conforme aumentó la profundidad. Las dos fracciones orgánicas siguieron esa misma tendencia, aunque el carbono particulado descendió con mayor rapidez que el asociado con minerales.
Como resultado, la proporción de carbono mineral frente al particulado aumentó en las capas profundas. Esta distribución sugiere que, aunque hay menos carbono total lejos de la superficie, una parte relativamente mayor se encuentra en formas potencialmente más persistentes.
El comportamiento coincide con el interés agronómico por los cultivos perennes con sistemas radiculares profundos, capaces de llevar materia orgánica a zonas que reciben menos aportes de los residuos depositados sobre la superficie.
El carbono nuevo no produjo el mismo balance en todas las capas
La incorporación del carbono-13 añadido al carbono asociado con minerales fue semejante a distintas profundidades. Sin embargo, el balance neto mostró una diferencia entre la parte superior y las capas inferiores del perfil.
En el suelo superficial, el aporte de glucosa estuvo acompañado por pérdidas netas de carbono mineral. En las capas profundas se registraron pérdidas menores o pequeñas ganancias, lo que indica que la descomposición y la estabilización respondieron de manera distinta según la profundidad.
Una posible explicación reside en la actividad de los microorganismos. Cuando reciben un aporte fácilmente disponible, pueden procesarlo e incrementar la descomposición de materia orgánica preexistente. Parte de la biomasa microbiana muerta también puede unirse a minerales y convertirse en carbono relativamente estable.
El resultado depende, por tanto, del equilibrio entre las entradas procedentes de las raíces, la descomposición de reservas anteriores y la formación de residuos microbianos. La mera presencia de raíces no garantiza que todo el carbono introducido permanezca almacenado.
El miscanthus lleva carbono por debajo de la superficie
El miscanthus es una gramínea perenne que mantiene rizomas y un sistema radicular desarrollado durante varios años. A diferencia de los cultivos anuales, no necesita restablecer todas sus estructuras subterráneas después de cada cosecha.
Las raíces vivas aportan carbono mediante su crecimiento, renovación y liberación de compuestos hacia la zona que las rodea. Cuando alcanzan capas profundas, trasladan esos aportes a sectores donde la actividad microbiana suele ser menor y donde existe contacto con superficies minerales capaces de proteger la materia orgánica.
Estudios previos en Illinois han encontrado que el miscanthus y el pasto varilla recuperaron carbono en algunos suelos agrícolas. Sin embargo, la respuesta no fue idéntica en todos los lugares, lo que confirma la influencia del tipo de suelo, el uso anterior y el tiempo transcurrido desde el establecimiento.
La productividad del miscanthus también cambia según la fertilización y el ambiente. Una evaluación anterior determinó que la producción aérea explicó buena parte de la variación en su productividad primaria neta, mientras las mediciones subterráneas ayudaron a precisar su contribución total al agroecosistema.
La estabilidad depende de procesos biológicos y minerales
Los hallazgos sugieren que aumentar los aportes radiculares en profundidad puede favorecer la formación de carbono orgánico asociado con minerales. Esta fracción recibe atención porque suele permanecer protegida durante más tiempo que los restos vegetales sin asociación mineral.
La capacidad de almacenamiento, sin embargo, no es ilimitada. Depende de la composición mineral, la disponibilidad de superficies de unión, la humedad, la temperatura, el nitrógeno y la comunidad microbiana presente en cada horizonte.
El carbono profundo tampoco debe considerarse automáticamente permanente. Las alteraciones del uso del suelo, el laboreo, la erosión o los cambios en las condiciones de humedad pueden modificar su estabilidad y acelerar la descomposición.
Por ese motivo, evaluar el potencial climático de un cultivo requiere medir las reservas durante varios años y considerar el perfil completo. También deben contabilizarse las emisiones derivadas de la implantación, fertilización, cosecha y transporte de la biomasa.
El estudio orienta futuras mediciones agrícolas
La investigación se basó en cinco fosas bajo una plantación madura y en la adición controlada de un compuesto simple. La glucosa marcada permitió observar procesos concretos, pero no representa toda la diversidad química de los exudados, raíces muertas y residuos generados por una planta en el campo.
Los autores plantean que los gradientes de carbono del suelo reflejan un balance entre aportes vegetales, descomposición y producción de restos microbianos. El nuevo análisis muestra que ese balance cambia con la profundidad y que las capas inferiores no deben tratarse como una prolongación uniforme de la superficie.
La siguiente etapa requerirá estudios de mayor duración, más perfiles y comparaciones con cultivos anuales y otros sistemas perennes. Estas mediciones permitirán determinar cuánto carbono estable puede acumularse, durante cuánto tiempo y bajo qué condiciones de manejo.
Fuentes referenciales:
Phys.org y Universidad de Illinois Urbana-Champaign
Biogeochemistry
