Un equipo dirigido por el profesor Liu Xueyan del Instituto de Geoquímica de la Academia China de Ciencias ha desarrollado un nuevo modelo de proceso isotópico de nitrógeno entre plantas y suelo que cuantifica la contribución fraccionaria de tres formas de nitrógeno (nitrato, amonio y nitrógeno orgánico disuelto) al nitrógeno total en las plantas terrestres globales.
por Li Yali, Academia China de Ciencias
Utilizando este modelo, combinado con datos globales sobre las relaciones carbono-nitrógeno (C/N) y la productividad primaria bruta (PPB) de las plantas terrestres, los investigadores estimaron que el carbono bruto consumido para la asimilación de nitrógeno por las plantas terrestres a nivel mundial asciende a 208 ± 12 teragramos de carbono al año (Tg-C/año). Cabe destacar que esta cifra supera las emisiones anuales de carbono derivadas de los incendios forestales y la degradación (155 Tg-C/año) y es comparable a la magnitud del secuestro de carbono forestal impulsado por la deposición atmosférica de nitrógeno.
El estudio fue publicado en Nature Geoscience el 6 de octubre.
La absorción de nitrógeno (N) del suelo por parte de las plantas y su asimilación interna dependen del carbono (C) fijado mediante la fotosíntesis. Estudios bioquímicos han demostrado que los costos teóricos de carbono para la asimilación de nitrato, amonio y nitrógeno orgánico disuelto por parte de las plantas promedian 5,81, 4,32 y 2,16 gramos de carbono por gramo de nitrógeno (gC/gN), respectivamente.
Las investigaciones previas se han centrado principalmente en los efectos positivos del nitrógeno en el crecimiento vegetal y el secuestro de carbono , mientras que los costos metabólicos del carbono en la asimilación de nitrógeno por parte de las plantas no se han evaluado exhaustivamente. Esta brecha ha sido durante mucho tiempo un punto ciego en la investigación del ciclo del carbono terrestre. El nuevo estudio destaca que este gasto oculto de carbono debe incluirse en la contabilidad del balance de carbono.
Se espera que el calentamiento climático impulse las transformaciones del nitrógeno del suelo, incrementando el suministro de nitrógeno biodisponible, especialmente en formas inorgánicas como el nitrato y el amonio. Además, aumentará la demanda de nitrógeno de las plantas debido a un crecimiento acelerado. Estos cambios pueden provocar una mayor asimilación de nitrógeno inorgánico por parte de las plantas y un aumento correspondiente en el consumo de carbono asociado, lo que incrementa el coste total del carbono en la asimilación de nitrógeno por parte de las plantas.
Para probar esta hipótesis, los investigadores simularon las contribuciones de diferentes fuentes de nitrógeno en un escenario de calentamiento de 2,0 °C. Al combinar estas simulaciones con los datos correspondientes sobre las relaciones C/N de las plantas y la GPP, proyectaron que el carbono total consumido para la asimilación de nitrógeno por las plantas terrestres globales en este escenario de calentamiento alcanzará 249 ± 15 Tg-C/año. Esto representa un aumento promedio del 47 % (41 ± 19 Tg-C) en comparación con el nivel actual (208 ± 12 Tg-C/año). A nivel regional, los aumentos son del 9 % en las zonas tropicales , del 62 % en las regiones templadas y del 105 % en las zonas boreales.
El calentamiento climático aumenta la disponibilidad de nitrógeno inorgánico del suelo y su contribución a la asimilación total de nitrógeno por parte de las plantas. Sin embargo, también incrementa el gasto metabólico de carbono relacionado con la asimilación de nitrógeno por parte de las plantas, compensando parte del carbono obtenido mediante la fotosíntesis. Este efecto es particularmente significativo en latitudes altas.
Este estudio revela nuevos mecanismos de acoplamiento entre los procesos de ciclado del carbono-nitrógeno de la vegetación y sus respuestas y retroalimentaciones climáticas, proporcionando nueva evidencia para una contabilidad refinada del balance global del carbono y para formular futuras estrategias de respuesta climática y neutralidad de carbono.
Más información: Chao-Chen Hu et al., Aumento del coste del carbono para la asimilación de nitrógeno en plantas en un clima más cálido, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01816-y
