Il suolo sano contiene carbonio e un mistero. Una parte di carbonio rimane nel suolo per millenni, ma alcuni si decompongono rapidamente e fuggono nell'atmosfera.

Le ultime ricerche di Ganga Hettiarachchi, Professore di chimica del suolo e ambientale presso il dipartimento di agronomia della Kansas State University, sta aiutando gli scienziati a risolvere questo mistero.

Gli scienziati che vogliono mantenere il carbonio nel suolo in precedenza pensavano che alcuni tipi di carbonio fossero più stabili di altri, ma lavori recenti hanno suggerito che tutto il carbonio è degradabile. Hettiarachchi e il suo gruppo di ricerca hanno applicato una nuova tecnica allo studio della chimica del suolo e hanno trovato prove dirette che l'ambiente circostante e le pratiche di gestione influenzano pesantemente la stabilità del carbonio nel suolo.

Il loro studio, "L'indagine a livello submicronico rivela l'inaccessibilità del carbonio stabilizzato nei microaggregati del suolo, " è pubblicato in Rapporti scientifici , una rivista di ricerca sulla natura.

Hettiarachchi ha guidato un team che ha mappato le informazioni chimiche in piccoli campioni di terreno adattando tecniche di imaging e analisi utilizzate in altri campi, come le scienze materiali e biologiche. Utilizzando la microscopia a raggi X a trasmissione di scansione accoppiata con la spettroscopia a struttura fine di assorbimento di raggi X vicino al bordo, noto come STXM-NEXAFS, per il suolo, oltre ad analizzare i dati, è stato impegnativo, ma forniva la raccolta simultanea di informazioni sia spaziali che chimico/fisiche. Hettiarachchi ha affermato che il progetto durato anni ha prodotto risultati utili.

"Sappiamo che il suolo ha il potenziale per essere un 'pozzo' per il carbonio, " ha detto. "Comprendere i meccanismi di stoccaggio del carbonio, o sequestro, può aiutarci a scegliere pratiche di gestione che incoraggiano il sequestro del carbonio".

Il sequestro del carbonio aiuta gli agricoltori a mantenere la salute e la produttività del suolo e protegge dalla variabilità climatica. Lo studio di Hettiarachchi ha scoperto che le pratiche di gestione senza aratura e le rotazioni delle colture hanno contribuito a proteggere il carbonio nel suolo a lungo termine. I ricercatori hanno utilizzato campioni di terreno provenienti dal Brasile, un agroecosistema tropicale, nell'ambito di queste pratiche di gestione per un periodo di 25 anni. La preparazione dei campioni richiedeva di saturarli con acqua, congelarli a scatto con azoto liquido, tagliandoli con un coltello diamantato e poi portandoli a raccogliere dati spettromicroscopici all'Advanced Light Source di Berkeley, California, e Canadian Light Source a Saskatoon, Saskatchewan. Il team ha utilizzato le tradizionali tecniche di analisi del suolo sfuso per completare i risultati.

"Anche se è stato impegnativo, la tecnica che abbiamo usato è una tecnica molto potente, " disse Pavithra Pitumpe Arachchige, un ricercatore post-dottorato che ha lavorato al progetto con Hettiarachchi come studente di dottorato. "Siamo stati in grado di immaginare e studiare la composizione di aggregati di suolo molto piccoli con condizioni naturali preservate".

"L'applicazione di nuove tecniche alla chimica del carbonio del suolo fornisce una migliore comprensione del ruolo che il microbioma del suolo svolge nel destino del carbonio del suolo, " disse Chuck Rice, illustre professore universitario di agraria. "Il carbonio è fondamentale per la salute del suolo e per l'ambiente".

Il gruppo sta anche studiando i terreni del Kansas e ha presto altre pubblicazioni. Hettiarachchi ha affermato che testare il suolo da climi e agroecosistemi contrastanti è importante perché gli ambienti tropicali incoraggiano il rapido degrado del carbonio nel suolo.

"Anche lì, alcune pratiche di gestione e complesse rotazioni colturali aiutano, " lei disse.