Alexandra Kravchenko, Professor da Michigan State University no Departamento de Plantas, Ciências do Solo e Microbiana, e vários de seus colegas descobriram recentemente um novo mecanismo que determina como o carbono é armazenado nos solos que pode melhorar a resiliência climática dos sistemas de cultivo e também reduzir suas pegadas de carbono.

As evidências, publicado na semana passada na revista científica Nature Communications , revelam a importância da estrutura dos poros do solo para estimular o acúmulo e proteção de carbono no solo.

“Compreender como o carbono é armazenado nos solos é importante para pensar em soluções para as mudanças climáticas, "disse Phil Robertson, Distinto Professor Universitário de Plantas, Ciências do Solo e Microbiana, e coautor do estudo. "Também é muito importante pensar sobre a fertilidade do solo e, portanto, produção de safras. "

O estudo foi conduzido por meio do MSU Great Lakes Bioenergy Research Center, financiado pelo Departamento de Energia dos EUA, e o programa de Pesquisa Ecológica de Longo Prazo da Estação Biológica Kellogg financiado pela National Science Foundation, ou NSF, e foi apoiado pela Divisão de Ciências da Terra da NSF.

Durante um período de nove anos, os pesquisadores estudaram cinco sistemas de cultivo diferentes em um experimento de campo replicado no sudoeste de Michigan. Dos cinco sistemas de cultivo, apenas os dois com alta diversidade de plantas resultaram em níveis mais elevados de carbono no solo. Kravchenko e seus colegas usaram micro-tomografia de raios-X e mapeamento de enzimas em microescala para mostrar como as estruturas dos poros afetam a atividade microbiana e a proteção do carbono nesses sistemas, e como a diversidade de plantas afeta o desenvolvimento dos poros do solo, o que leva a um maior armazenamento de carbono.

John Schade, da Divisão de Biologia Ambiental da NSF, disse que os resultados podem transformar a compreensão de como o carbono e o clima podem interagir nas comunidades microbianas das plantas e do solo.

"Esta é uma demonstração clara de um mecanismo único pelo qual as comunidades biológicas podem alterar o meio ambiente, com consequências fundamentais para o ciclo do carbono, "Disse Schade.

“Uma coisa que os cientistas sempre tendem a presumir é que os locais onde o novo carbono entra no solo são também os locais onde ele é processado por micróbios e, posteriormente, armazenado e protegido, "Kravchenko disse." O que descobrimos é que, para sermos protegidos, o carbono tem que se mover; não pode ser protegido no mesmo lugar por onde entra. "

Os cientistas tradicionalmente acreditam que os agregados do solo, aglomerados de partículas de solo, foram os principais locais para armazenamento estável de carbono.

Evidências recentes, Contudo, mostra que o carbono mais estável parece ser o resultado de micróbios que produzem compostos orgânicos que são então adsorvidos nas partículas minerais do solo. A pesquisa revela ainda que os poros do solo criados por sistemas de raízes fornecem um habitat ideal onde isso pode ocorrer.

De particular importância são os solos de ecossistemas com maior diversidade de plantas. Solos de ecossistemas de pradaria restaurados, com muitas espécies de plantas diferentes, tinha muito mais poros do tamanho certo para o armazenamento estável de carbono do que um suporte puro de switchgrass.

"O que encontramos na pradaria nativa, provavelmente por causa de todas as interações entre as raízes de diversas espécies, é que toda a matriz do solo é coberta por uma rede de poros, "Kravchenko disse." Assim, a distância entre os locais onde ocorre a entrada de carbono, e as superfícies minerais nas quais pode ser protegido são muito curtas.

"Então, muito carbono está sendo ganho pelo solo. Em switchgrass de monocultura, a rede de poros era muito mais fraca, então, os metabólitos microbianos tinham um caminho muito mais longo para viajar para as superfícies minerais protetoras, "explicou Kravchenko.

Robertson disse que a pesquisa pode levar os agricultores a se concentrar na diversidade de plantas ao tentar aumentar o armazenamento de carbono no solo.

“Costumávamos pensar que a principal forma de colocar mais carbono no solo é fazer com que as plantas produzam mais biomassa, seja como raízes ou como resíduo deixado na superfície do solo para se decompor, "Robertson disse.

"O que esta pesquisa aponta é que existem maneiras mais inteligentes de armazenar carbono do que essas abordagens de força bruta. Se pudermos projetar ou criar safras com características de enraizamento que favoreçam esse tipo de porosidade do solo e, portanto, que favoreçam a estabilização do carbono do solo, essa seria uma maneira muito inteligente de projetar sistemas que podem construir carbono mais rápido. "

Nick Haddad, diretor do programa de Pesquisa Ecológica de Longo Prazo da Estação Biológica Kellogg, disse que a pesquisa desenvolvida a partir dessas descobertas continuará a descobrir maneiras de melhorar a sustentabilidade dos ecossistemas e paisagens agrícolas.

"A pesquisa de longo prazo mostra maneiras surpreendentes de que uma diversidade de plantas pode beneficiar os micróbios necessários para um sistema agrícola resiliente, "Haddad acrescentou.