La respirazione del suolo è fondamentale negli ecosistemi terrestri, dove piante e microbi dominano la produzione di anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera. La comprensione scientifica dei processi alla base della respirazione del suolo rimane incompleta, limitando la nostra capacità di prevedere con precisione come il ciclo globale del carbonio risponderà al cambiamento climatico.

Per ottenere maggiori informazioni sui fattori che contribuiscono alla respirazione del suolo, gli scienziati hanno sviluppato una tecnica di misurazione del gas accoppiata per calcolare il rapporto tra anidride carbonica prodotta e ossigeno consumato. Nei fusti degli alberi e nei suoli, questo rapporto è chiamato quoziente respiratorio apparente (ARQ).

Sebbene questo rapporto possa essere un utile tracciante biogeochimico, gli scienziati devono prima limitare meglio le fonti della sua variabilità. Hilman et al. ha condotto uno studio pilota di 15 mesi in una foresta di querce mediterranea a Odem, sulle alture del Golan. Il team ha condotto misurazioni stagionali della respirazione di massa del suolo e degli ARQ del fusto degli alberi e dei tessuti delle radici di specie decidue e sempreverdi. Hanno anche prelevato campioni d'aria dai terreni sottostanti.

I valori di ARQ nei campioni di stelo e suolo erano molto più bassi di quanto i ricercatori si aspettassero di trovare per la respirazione che si verifica nei substrati di carboidrati. Gli autori attribuiscono questa variabilità alla fissazione non fotosintetica dell'anidride carbonica negli steli e alla rottura microbica dei composti stabili del suolo che richiedono più ossigeno.

Il team ha anche scoperto che le misurazioni dell'ARQ suolo-aria della foresta erano in genere superiori agli ARQ del suolo sfuso e inferiori agli ARQ radice. I ricercatori sostengono che queste differenze dimostrano il potenziale di questa tecnica per distinguere le fonti autotrofe della respirazione del suolo (che possono sintetizzare il proprio cibo) dalle fonti eterotrofe.

Questi risultati, pubblicati nel Journal of Geophysical Research:Biogeosciences , dimostrare il forte potenziale delle misurazioni accoppiate del gas per svelare i processi che contribuiscono alla respirazione del suolo. Una maggiore comprensione della variabilità negli ARQ dovrebbe fornire le informazioni di cui i biogeochimici hanno bisogno per sviluppare questa tecnica e prevedere meglio i processi cruciali dell'ecosistema.