En un estudio a largo plazo, el primero de su tipo, un grupo colaborativo de científicos, incluido el autor principal Ashley Keiser, profesor asistente de ecología del suelo en la Escuela de Agricultura Stockbridge de la Universidad de Massachusetts Amherst, descubrió que el carbono del suelo determina si se mineraliza.
por la Universidad de Massachusetts Amherst
El nitrógeno está disponible en el suelo como amonio o se transforma en nitratos, que se pierden fácilmente en la escorrentía y contribuyen a la proliferación de algas tóxicas, u óxido nitroso, que es 300 veces más potente que el dióxido de carbono para calentar la atmósfera.
La investigación, publicada recientemente en Biogeochemistry Letters , muestra además que la relación entre el carbono y el nitrógeno del suelo parece mantenerse en todos los ecosistemas, desde la tundra hasta los subtrópicos.
«Todos los organismos vivos necesitan nutrientes en proporciones específicas», afirma Keiser. «Solo piense en sus vitaminas diarias. Si toma demasiada vitamina C, por ejemplo, su cuerpo la excreta para que pueda mantenerse saludable».
Lo mismo ocurre con las comunidades microbianas del suelo. Hay miles de millones de microbios en cada cucharadita de suelo. Son la forma de vida predominante en la Tierra y dependen tanto del carbono como del nitrógeno para su supervivencia. Al igual que los humanos y la vitamina C, los microbios toman el carbono y el nitrógeno que necesitan en sus cuerpos, procesan y transforman el resto y finalmente lo devuelven al suelo.
Los microbios descomponen la materia orgánica : piense en las hojas muertas, la madera podrida y los innumerables cadáveres de microbios. Este proceso se llama «mineralización» y extrae el carbono de la materia muerta y lo deja disponible para que el microbio lo queme como energía.
Los microbios también mineralizan el nitrógeno de esa materia muerta y lo convierten en amonio, y a las plantas les encanta el amonio. Pero los microbios pueden transformar aún más el nitrógeno en nitratos, que se disuelven fácilmente en agua. Cuando los nitratos abundan en el suelo, pueden llegar a arroyos y ríos, donde eventualmente alimentan vastas floraciones de algas tóxicas para muchas plantas y animales acuáticos. Además, la nitrificación también puede producir óxido nitroso , un gas de efecto invernadero mucho más potente que el dióxido de carbono .
Lo que Keizer y su equipo descubrieron es que la cantidad de carbono en el suelo determina cómo los microbios procesan el nitrógeno.
«Cuando las reservas de carbono del suelo son altas», dice Keiser, «los microbios necesitan mucho más nitrógeno porque, al igual que nosotros, necesitan una dieta equilibrada». Y si bien el aumento del uso de nitrógeno microbiano significa que se transforma menos en nitratos, también significa que hay menos amonio disponible para nutrir las plantas.
Lo contrario también es cierto. Cuando hay menos carbono en el suelo, los microbios pasan más nitrógeno a través de sus sistemas, convirtiéndolo en amonio, nitratos y, posiblemente, óxido nitroso.
La clave es el carbono, una idea que Keizer y la autora principal del artículo, Allison Gill, profesora asistente de biología en Williams College, descubrieron con la ayuda de la Red de Investigación Ecológica a Largo Plazo (LTER) de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF). «Para probar nuestras hipótesis, aprovechamos bases de datos asociadas con 14 sitios LTER terrestres en todo Estados Unidos», dice Gill.
«Estos sitios abarcaban diversos ecosistemas, incluidos tundra, bosques boreales, desiertos y pastizales. El gran conjunto de datos , que incluye mediciones recopiladas durante un período de 40 años, proporcionó una poderosa herramienta para evaluar cómo la concentración de carbono del suelo interactúa y limita el ciclo del nitrógeno».
«Admito fácilmente que todos mis coautores y yo nos sorprendimos al ver que el papel del carbono como ‘guardián’ se mantiene en ecosistemas tan diferentes», dice Keiser. «No vemos patrones como este en ecología muy a menudo».
El descubrimiento de esta relación tiene implicaciones para todo, desde la agricultura hasta las soluciones de mitigación del cambio climático que dependen del almacenamiento de carbono en el suelo. «Ahora que sabemos que este vínculo existe», dice Keizer, «podemos plantear nuevas preguntas que desvelen más capas de estos procesos fundamentales de los que depende gran parte de la vida en la Tierra».
Más información: AL Gill et al, La disponibilidad de carbono en el suelo desacopla la mineralización neta de nitrógeno y la nitrificación neta en los sitios de investigación ecológica a largo plazo de los Estados Unidos, Biogeoquímica (2023). DOI: 10.1007/s10533-022-01011-w
