«Comprender cómo se almacena el carbono en los suelos es importante para pensar en soluciones para el cambio climático», dijo Phil Robertson, Profesor Distinguido de Ciencias de Plantas, Suelos y Microbianos de la Universidad de Michigan State (MSU) y coautor del estudio. «También es muy importante para pensar en la fertilidad del suelo y, por lo tanto, en la producción de cultivos».

El estudio se realizado por MSU Great Lakes Bioenergy Research Center fue financiado por el Departamento de Energía de EEUU., y el programa de Investigación Ecológica a Largo Plazo de la Estación Biológica Kellogg financiado por la Fundación Nacional de Ciencia (NSF), y fue apoyado por la División de Ciencias de la Tierra.

Durante un período de nueve años los investigadores estudiaron cinco sistemas de cultivos diferentes en un experimento a campo replicado en el suroeste de Michigan. De los cinco sistemas, solo los dos con alta diversidad de plantas dieron como resultado niveles más altos de carbono en el suelo.

Alexandra Kravchenko, profesora de la Universidad del Estado de Michigan perteneciente al Departamento de Plantas, Suelo y Ciencias Microbianas, y sus colegas utilizaron la micro-tomografía de rayos X y el mapeo de enzimas a microescala para mostrar cómo las estructuras de poros afectan la actividad microbiana y la protección del carbono en estos sistemas, y cómo la diversidad de las plantas afecta el desarrollo de los poros del suelo que conducen a un mayor almacenamiento de carbono.

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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 mediante 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 son procesados ​​por microbios y posteriormente se almacenan y protegen», dijo Kravchenko. «Lo que hemos encontrado es que para estar protegido, el carbono tiene que moverse; no se puede proteger en el mismo lugar donde entra».

Los científicos han creído tradicionalmente que los agregados del suelo, los grupos de partículas del suelo, eran las ubicaciones principales para el almacenamiento estable de carbono.

La evidencia reciente, sin embargo, muestra que el carbono más 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.

El ecosistema juega un rol muy importante. Los suelos de ecosistemas de praderas restaurados, con muchas especies de plantas diferentes, tienen muchos más poros del tamaño correcto para el almacenamiento de carbono estable que un soporte puro de una pastura.

«Lo que encontramos en las praderas nativas, 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 las ubicaciones donde se produce la entrada de carbono y las superficies minerales en las que se puede proteger es muy chica.

«Entonces, el suelo está ganando una gran cantidad de carbono. En pasturas de monocultivo, la red de poros era mucho más débil, por lo que los metabolitos microbianos tenían una forma mucho más larga de viajar a las superficies minerales protectoras», explicó Kravchenko.

Robertson dijo que la investigación podría hacer que los agricultores se centren en la diversidad de las plantas cuando intenten aumentar el almacenamiento de carbono en el suelo.

«Solíamos pensar que la forma principal de colocar más carbono en el suelo es hacer que las plantas produzcan más biomasa, ya sea como raíces o como residuo que queda en la superficie del suelo para descomponerse», dijo Robertson.

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«Lo que señala esta investigación es que existen formas más inteligentes de almacenar el carbono que los enfoques de fuerza bruta. Si podemos diseñar o cultivar 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, eso sería una 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 de Kellogg, dijo que la investigación que se basa en estos hallazgos continuará descubriendo formas de mejorar la sostenibilidad de los ecosistemas y paisajes agrícolas.

«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», agregó Haddad.