Il gruppo di ricerca ha condotto un esperimento sul campo completo chiamato Osservatorio biogeochimico per la ricerca su carbonio, acqua ed energia (BOCWER) presso la Divisione di scienze ambientali dell’ORNL. L’esperimento BOCWER coinvolge 96 grandi appezzamenti di campo che sono stati piantati con diverse combinazioni di tre specie vegetali autoctone – pioppo giallo, quercia bianca e pino loblolly – dal 2016.
Monitorando la crescita delle piante, le condizioni del suolo e le comunità microbiche in questi appezzamenti per diversi anni, gli scienziati miravano a capire come le piante influenzano l’ambiente del suolo e come il biota del suolo, a sua volta, influenza la crescita delle piante e il funzionamento dell’ecosistema.
"Il nostro studio dimostra che le piante hanno impatti distinti sulle proprietà del suolo e sulle comunità microbiche, che a loro volta influenzano la crescita e le prestazioni delle piante stesse", ha affermato il coautore dello studio Adam Pellegrini, ricercatore post-dottorato presso la Divisione di Scienze Ambientali dell'ORNL. "Questi risultati evidenziano l'interconnessione tra le piante e il biota del suolo e il loro ruolo cruciale nel modellare la struttura e la funzione dell'ecosistema."
I ricercatori hanno osservato che diverse specie di piante hanno avuto un impatto significativo sulla chimica del suolo, sul ciclo dei nutrienti e sulla composizione della comunità microbica. Ad esempio, gli appezzamenti con pioppo giallo avevano un contenuto di azoto nel suolo e un’attività microbica più elevati rispetto agli appezzamenti con quercia bianca o pino loblolly. Al contrario, il terreno negli appezzamenti con pino loblolly aveva livelli di azoto più bassi e una struttura di comunità microbica distinta.
Inoltre, lo studio ha scoperto che le interazioni tra le piante e il biota del suolo si sono evolute nel tempo. Man mano che le comunità vegetali maturavano, l’influenza delle comunità microbiche del suolo sulla crescita delle piante diventava più pronunciata. Ciò suggerisce che la coevoluzione delle piante e del biota del suolo è un processo continuo che modella la dinamica degli ecosistemi a lungo termine.
"I nostri risultati sottolineano l'importanza di considerare le interazioni pianta-suolo e le dinamiche della comunità microbica quando si studiano e si gestiscono gli ecosistemi", ha affermato il coautore Christopher Brown, ricercatore presso la Divisione di Scienze Ambientali dell'ORNL. "Comprendendo queste relazioni, possiamo prevedere meglio come gli ecosistemi risponderanno ai cambiamenti ambientali e sviluppare strategie per migliorare la loro resilienza e sostenibilità."
L'esperimento BOCWER è una piattaforma unica per studiare le complesse interazioni tra piante, suolo e comunità microbiche in un ambiente controllato. La natura a lungo termine dell’esperimento consente ai ricercatori di monitorare queste interazioni nel tempo, fornendo preziose informazioni sui meccanismi che guidano lo sviluppo e il funzionamento dell’ecosistema.
