Mudanças no uso da terra, esgotamento de nutrientes, e a seca pode fazer com que as raízes das plantas cresçam mais profundamente no solo. Mas os cientistas questionam como esse crescimento afeta o carbono no solo. Será que mais raízes alcançando camadas profundas do solo resultariam em mais carbono sendo sequestrado? Ou esse desgaste mineral impulsionado pelas raízes desbloqueará o carbono mais antigo em solos profundos? Combinando técnicas avançadas de imagem, os cientistas examinaram o impacto das raízes nos compostos de carbono orgânico e sua associação com os minerais do solo. Os resultados sugerem que a idade e a composição mineral do solo, bem como a quantidade de tempo que passou por intemperismo causado pela raiz, determinam se as raízes promovem o armazenamento ou a liberação de carbono.

Os solos contêm mais do que o dobro da quantidade de carbono armazenado na atmosfera. A maior parte desse carbono reside em solos profundos, onde pode ser armazenado por milênios. Este estudo mostrou que a atividade das raízes em solos relativamente jovens pode resultar no armazenamento de carbono por meio da formação de novas associações entre minerais e compostos de carbono orgânico. Em contraste, A atividade contínua das raízes em solos mais antigos pode interromper as associações existentes e fazer com que o carbono seja liberado como dióxido de carbono ativo para o clima. Os resultados deste estudo podem ajudar os cientistas a determinar quais solos podem armazenar melhor o carbono em profundidade e quais podem ser vulneráveis ​​à perda de carbono.

Cientistas da Universidade de Massachusetts, Universidade do Arizona, e U.S. Geological Survey em equipe com duas instalações de usuários DOE, a fonte de luz de radiação síncrotron de Stanford e EMSL, o Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais, para examinar solos profundos de três a mais de cinco pés abaixo do solo. Esses solos variavam em idade de 65 anos, 000 a 226, 000 anos, e todos tinham partes que foram impactadas pelo crescimento repetido de raízes. Os cientistas usaram um conjunto de análises de fase sólida, alguns possibilitados pela espectrometria de massa de íon ciclotron com transformada de Fourier de alta resolução e recursos de espectroscopia Mössbauer da EMSL, a fonte de luz de radiação síncrotron de Stanford, e a microscopia de raios-X de transmissão de varredura na fonte de luz canadense.

A combinação dessas técnicas deu à equipe uma visão única sobre a natureza das associações entre minerais e compostos de carbono orgânico no solo, incluindo sua especificidade, tamanho da partícula, e composição molecular. Os padrões de intemperismo impulsionado pelas raízes estão em excelente acordo com as condições encontradas em locais com diferentes tipos de solo, clima, e vegetação. Os processos fundamentais descobertos neste estudo podem, portanto, ser úteis para modelar as influências das raízes das plantas no armazenamento de carbono em solos em todo o mundo.