O nitrogênio do solo nas pastagens que cobrem quase um terço da superfície da Terra é um ingrediente crítico para a produção de alimentos e conter as mudanças climáticas.

Usando os resultados de um primeiro experimento em escala global, uma equipe de pesquisa internacional que inclui um ecologista da Universidade de Guelph está obtendo uma imagem mais clara de como o nitrogênio nos solos das pastagens impulsiona o crescimento das plantas para a produção de alimentos e a saúde do ecossistema.

Este estudo de campo global fornece uma linha de base mais detalhada dos níveis de nitrogênio em todo o mundo e melhora nossa compreensão dos ciclos naturais de nitrogênio, bem como os efeitos da super-fertilização generalizada através da agricultura, disse o professor de biologia integrativa Andrew MacDougall.

Junto com outros membros da Rede Global de Nutrientes (NutNet), ele é um dos quase 40 co-autores internacionais em todo o mundo de um novo artigo publicado recentemente em Nature Communications .

MacDougall disse que as medições de campo da equipe conduzidas ao longo de uma única estação de cultivo em seis continentes darão aos pesquisadores informações mais precisas sobre o ciclo do nitrogênio e sua disponibilidade para as plantas do que as estimativas convencionais baseadas em laboratório.

Embora os estudos de solo de laboratório sejam normalmente mais baratos do que o trabalho de campo, ele disse, "As medidas de laboratório podem não capturar os processos do mundo real. Compreender os ciclos de nitrogênio é fundamental para compreender a produção global da planta, o ciclo do carbono, os impactos do carbono atmosférico, produção de alimentos."

O nitrogênio é um dos nutrientes vegetais mais importantes. Por meio de um processo chamado mineralização, os micróbios do solo convertem naturalmente o nitrogênio orgânico em uma forma inorgânica que as plantas podem usar. Agricultores em todo o mundo também adicionam nitrogênio às plantações como ingrediente-chave em fertilizantes.

Trabalhando em 30 pastagens, incluindo o terreno de MacDougall na Ilha de Vancouver, os membros da equipe isolaram amostras de solo usando cilindros de metal inseridos na terra. Os pesquisadores acompanharam as propriedades do solo e as variáveis ​​climáticas, como temperatura e umidade, em uma única estação de cultivo.

Esses núcleos de amostra foram desenterrados e analisados ​​pela autora principal Anita Risch, um cientista do Instituto Federal Suíço para a Floresta, Pesquisa de neve e paisagem.

Como uma porcentagem do volume do solo, os níveis de nitrogênio entre os 30 locais variaram de traços nos desertos do Novo México, nos Estados Unidos, a 1,4% do volume total do solo em Lancaster, no Reino Unido. As taxas de mineralização de nitrogênio chegaram a 1,4 miligramas do elemento por quilograma de solo por dia.

Ao controlar o crescimento das plantas e a produtividade das pastagens, o nitrogênio governa a quantidade de grama que cresce e quantos animais - incluindo gado - podem viver ali.

Das províncias das pradarias do Canadá aos pampas argentinos e à península da Crimeia, MacDougall disse, "60 por cento das pastagens do mundo suportam o pastoreio de gado." À medida que uma população crescente consome mais alimentos, ele disse, os impactos humanos só aumentarão - desde o pastoreio direto pelo gado até a conversão de pastagens para plantações como milho e soja, necessárias para alimentar esses animais.

O nitrogênio também pode influenciar a quantidade de dióxido de carbono do gás de efeito estufa retido nos solos das pastagens, em vez de escapar para a atmosfera. Seja CO ₂ é sequestrado no solo ou liberado depende da atividade dos micróbios do solo que tornam o nitrogênio disponível para as plantas.

Esse processo de mineralização de nitrogênio usa carbono do solo. Temperaturas mais altas e condições mais úmidas esperadas sob as mudanças climáticas podem acelerar esse processo e resultar na liberação de mais carbono para a atmosfera. "O carbono é armazenado no solo, desde que não seja decomposto por micróbios, "disse MacDougall.

Os pesquisadores sabem que as pastagens naturais contêm muito menos nitrogênio do que as áreas fertilizadas por humanos. Os membros da equipe da NutNet também realizaram experimentos de fertilização em seus campos de pastagem, embora esses resultados ainda não estejam disponíveis.

Referindo-se às práticas agrícolas, MacDougall disse "Temos tendência a fornecer nitrogênio em excesso. Saber as taxas de mineralização e quanto nitrogênio já existe no solo pode nos ajudar a calibrar a quantidade que adicionamos."

Chamando a rede de estudo de "observatório global, " ele adicionou, "Estamos tentando determinar a produtividade das pastagens e como isso é moldado pelo solo, pelo clima e pelos impactos humanos."

NutNet é uma colaboração de pesquisa internacional iniciada em 2007 e baseada na Universidade de Minnesota. Um membro inaugural da rede, MacDougall trabalha desde 1999 no centro de estudos da Ilha de Vancouver, de propriedade da Nature Conservancy of Canada.