L'azoto del suolo nelle praterie che coprono quasi un terzo della superficie terrestre è un ingrediente fondamentale per la produzione di cibo e per arginare il cambiamento climatico.

Utilizzando i risultati di un primo esperimento su scala globale, un team di ricerca internazionale che include un ecologista dell'Università di Guelph sta ottenendo un quadro più chiaro di come l'azoto nei terreni delle praterie guida la crescita delle piante per la produzione di cibo e la salute dell'ecosistema.

Questo studio sul campo globale fornisce una linea di base più dettagliata dei livelli di azoto in tutto il mondo e migliora la nostra comprensione dei cicli naturali dell'azoto, nonché gli effetti della diffusa sovra-fertilizzazione attraverso l'agricoltura, ha detto il professore di biologia integrativa Andrew MacDougall.

Insieme ad altri membri del Global Nutrient Network (NutNet), è uno dei quasi 40 coautori internazionali in tutto il mondo di un nuovo articolo pubblicato di recente su Comunicazioni sulla natura .

MacDougall ha affermato che le misurazioni sul campo del team condotte durante una singola stagione di crescita in sei continenti forniranno ai ricercatori informazioni più accurate sul ciclo dell'azoto e sulla sua disponibilità per le piante rispetto alle stime più convenzionali basate sui laboratori.

Sebbene gli studi del suolo in laboratorio siano in genere meno costosi del lavoro sul campo, Egli ha detto, "Le misure di laboratorio potrebbero non catturare i processi del mondo reale. Comprendere i cicli dell'azoto è fondamentale per comprendere la produzione globale delle piante, il ciclo del carbonio, gli impatti del carbonio atmosferico, produzione di cibo."

L'azoto è uno dei più importanti nutrienti delle piante. Attraverso un processo chiamato mineralizzazione, i microbi del suolo convertono naturalmente l'azoto organico in una forma inorganica che le piante possono utilizzare. Gli agricoltori di tutto il mondo aggiungono anche azoto alle colture come ingrediente chiave nei fertilizzanti.

Lavorando in 30 siti di pascolo, compreso il terreno di MacDougall sull'isola di Vancouver, i membri del team hanno isolato campioni di terreno utilizzando cilindri metallici inseriti nella terra. I ricercatori hanno monitorato le proprietà del suolo e le variabili climatiche come la temperatura e l'umidità in una singola stagione di crescita.

Quelle carote campione sono state dissotterrate e analizzate dall'autrice principale Anita Risch, uno scienziato presso l'Istituto federale svizzero per le foreste, Ricerca sulla neve e sul paesaggio.

In percentuale del volume del suolo, i livelli di azoto tra i 30 siti variavano da tracce nei deserti del New Mexico negli Stati Uniti all'1,4% del volume totale del suolo a Lancaster nel Regno Unito. I tassi di mineralizzazione dell'azoto erano fino a 1,4 milligrammi dell'elemento per chilogrammo di terreno al giorno.

Controllando la crescita delle piante e la produttività delle praterie, l'azoto determina quanta erba cresce e quanti animali, incluso il bestiame, possono vivere lì.

Dalle province delle praterie canadesi alla pampa argentina alla penisola di Crimea, MacDougall ha detto, "Il 60% delle praterie del mondo sostiene il pascolo del bestiame". Poiché una popolazione in crescita consuma più cibo, Egli ha detto, l'impatto umano non farà che aumentare, dal pascolo diretto del bestiame alla conversione delle praterie per colture come mais e soia necessarie per nutrire quegli animali.

L'azoto può anche influenzare la quantità di anidride carbonica, gas serra, che viene trattenuta nei terreni delle praterie invece di disperdersi nell'atmosfera. Sia CO ₂ viene sequestrato nel suolo o rilasciato dipende dall'attività dei microbi del suolo che rendono disponibile l'azoto alle piante.

Quel processo di mineralizzazione dell'azoto utilizza il carbonio del suolo. Temperature più calde e condizioni più umide previste in caso di cambiamento climatico possono accelerare tale processo e comportare il rilascio di più carbonio nell'atmosfera. "Il carbonio viene immagazzinato nel suolo finché non viene scomposto dai microbi, " disse MacDougall.

I ricercatori sanno che le praterie naturali contengono molto meno azoto rispetto alle aree fertilizzate dall'uomo. I membri del team NutNet hanno anche condotto esperimenti di fertilizzazione sui loro appezzamenti di pascolo, anche se questi risultati non sono ancora disponibili.

Riferendosi alle pratiche agricole, MacDougall ha dichiarato:"Tendiamo a fornire un eccesso di azoto. Conoscere i tassi di mineralizzazione e la quantità di azoto già presente nel terreno potrebbe aiutarci a calibrare quanto aggiungiamo".

Chiamando la rete di studio un "osservatorio globale, " Ha aggiunto, "Stiamo cercando di determinare la produttività delle praterie e come questa sia modellata dal suolo, dal clima e dall'impatto umano".

NutNet è una collaborazione di ricerca internazionale iniziata nel 2007 e con sede presso l'Università del Minnesota. Un membro inaugurale della rete, MacDougall lavora dal 1999 presso il sito di studio dell'isola di Vancouver di proprietà della Nature Conservancy of Canada.