I ricercatori hanno campionato i suoli sotto colture di copertura appartenenti a tre tipi funzionali vegetali in appezzamenti che fanno parte di un esperimento di colture di copertura a lungo termine presso il Russell E. Larson Agricultural Research Center della Penn State nella Pennsylvania centrale. Credito:Michael Houtz/Penn State
Quando si tratta di aggiungere carbonio al suolo, tutte le colture di copertura non funzionano allo stesso modo, secondo un team di ricercatori il cui nuovo studio ha rivelato per la prima volta la disparità.
La ricerca, una collaborazione tra le università Penn State, Clemson e Cornell, potrebbe portare a modi per sequestrare più carbonio nei suoli agricoli, secondo il coautore dello studio Jason Kaye, illustre professore di biogeochimica del suolo al College of Agricultural Sciences della Penn State. I suoli agricoli comprendono circa un terzo della superficie terrestre globale e i suoli sono il più grande serbatoio di carbonio sulla Terra.
Con l'aiuto di piante e microbi, i suoli possono estrarre carbonio dall'atmosfera e intrappolarlo nel terreno, aiutando a mitigare il cambiamento climatico, ha spiegato Kaye, il cui gruppo di ricerca ha sperimentato colture di copertura per due decenni. Allo stesso tempo, ha aggiunto, il carbonio nel suolo è fondamentale per sostenere la crescita delle piante perché aiuta a creare terreni più sani e fertili.
"Penso che siamo a un punto cruciale a livello nazionale in cui stiamo pensando di sequestrare il carbonio nei suoli agricoli e ci chiediamo se le colture di copertura possono essere uno strumento chiave per farlo", ha affermato. "Ci sono molte domande su quanto carbonio potrebbe essere immagazzinato e quali tipi di carbonio. Quindi, questa ricerca ha implicazioni davvero notevoli".
Per giungere alle loro conclusioni, i ricercatori hanno campionato i suoli in monocolture (una singola coltura in una determinata area) di colture di copertura appartenenti a tre tipi funzionali vegetali:un legume (trifoglio rosso), un'erba (triticale, un incrocio tra frumento e segale), e una brassica (canola), nonché una miscela di queste tre specie. I lotti facevano parte di un esperimento di colture di copertura a lungo termine presso il Russell E. Larson Agricultural Research Center della Penn State nella Pennsylvania centrale.
I ricercatori hanno misurato due tipi di carbonio nel suolo:la materia organica particellare e la materia organica associata ai minerali. Il primo è il carbonio che proviene principalmente dal materiale vegetale che cade nel terreno e si scompone in piccole particelle; quest'ultimo è il carbonio che si lega fisicamente o chimicamente ai minerali del suolo, come l'argilla. Entrambi i processi coinvolgono batteri e funghi nel terreno.
Prima di questa ricerca, la relazione tra i due tipi di carbonio nel suolo e le colture di copertura non era ben compresa, hanno affermato i ricercatori. Il particolato organico è una forma di carbonio del suolo relativamente di breve durata, spesso decomposta dai microbi del suolo nel giro di pochi anni. Sebbene ciò significhi che non rappresenta una forma a lungo termine di sequestro del carbonio, la decomposizione e il ciclo del particolato organico aiuta a sostenere la crescita delle piante.
D'altra parte, la materia organica associata ai minerali è una forma più persistente di carbonio nel suolo che può rimanere nel suolo per decenni o addirittura secoli. L'aumento della quantità di quel tipo di carbonio nel suolo può aiutare a mantenere il carbonio fuori dall'atmosfera per periodi di tempo più lunghi.
La ricerca ha indicato che le miscele di colture di copertura, come quella mostrata in crescita al centro di Larson alcuni anni fa che è stata superata dalla colza in fiore, sono migliori sia per la salute del suolo che per l'ambiente perché forniscono carbonio a breve termine anche per l'uso delle piante come carbonio associato ai minerali che viene sequestrato a lungo termine e non contribuisce al cambiamento climatico. Credito:Penn State, Creative Commons
I ricercatori hanno recentemente pubblicato i loro risultati in Global Change Biology , riferendo che il contenuto di carbonio organico nel suolo era più elevato in tutti i trattamenti delle colture di copertura rispetto agli appezzamenti a maggese. Rispetto al legume, i suoli in monocolture di erba e brassica avevano una percentuale maggiore di carbonio di origine vegetale nel particolato organico. Al contrario, i suoli sotto i legumi avevano un maggiore accumulo di carbonio derivato dai microbi nella materia organica associata ai minerali.
I risultati dello studio hanno rivelato, per la prima volta, che la miscela di colture di copertura ha contribuito a una maggiore concentrazione di composti di origine vegetale nel particolato organico, ha spiegato Ziliang Zhang, che ha guidato lo studio. In qualità di borsista post-dottorato presso il Dipartimento di Scienze vegetali e ambientali della Clemson University, quando è stata condotta la ricerca, ha eseguito l'enorme volume di analisi del suolo e dei dati coinvolti nello studio.
"In termini di ciclo globale del carbonio, capire come il carbonio vegetale entra nel suolo e per quanto tempo vi rimane, è un grosso problema", ha affermato. "Questo studio fa avanzare la nostra comprensione fondamentale di come potremmo gestire il ciclo globale del carbonio. La nostra scoperta che le diverse specie vegetali tendono a creare diversi tipi di carbonio, che riteniamo abbiano una durata di vita diversa nel suolo, è significativa".
Identificare i modi per costruire il carbonio nel suolo è diventata una delle principali priorità della ricerca per la sostenibilità climatica e la sicurezza alimentare, ha osservato Kaye, aumentando allo stesso tempo la capacità del suolo di sostenere la produzione agricola.
"I nostri risultati dimostrano che l'inclusione di una varietà di tipi di colture nelle fattorie è fondamentale per aumentare il carbonio nel suolo sia a breve che a lungo termine", ha affermato. "Questa ricerca fornisce agli agricoltori un esempio di come possono costruire terreni fertili e rispettosi del clima. E gli scienziati devono identificare strategie attorno a questo concetto che trovino un equilibrio tra aiutare le piante a crescere a breve termine e bloccare il carbonio a lungo termine ." + Esplora ulteriormente
