Sitio NutNet en el Experimento de Jena (Alemania). Foto: Christiane Roscher
Un nuevo estudio publicado en PNAS, dirigido por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos y en el que participaron investigadores del Centro Alemán para la Investigación Integrativa de la Biodiversidad (iDiv), el Centro Helmholtz de Investigación Ambiental (UFZ), la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) y la Universidad de Leipzig, investigó cómo cambia la relación entre la precipitación media anual (PAM) y la biomasa de los pastizales al añadir uno o más nutrientes. Los autores demuestran que la precipitación y la disponibilidad de nutrientes son los factores clave de la biomasa vegetal, mientras que los efectos de la diversidad vegetal son mínimos.
El análisis global revela un mayor crecimiento de la biomasa cuando los nutrientes clave no son limitantes
Los cambios globales en las precipitaciones están poniendo a prueba los ecosistemas de todo el mundo: mientras que el MAP aumenta en algunas regiones, disminuye en otras. Al mismo tiempo, muchos ecosistemas se ven expuestos, tanto intencional como involuntariamente, a cantidades cada vez mayores de nutrientes, como nitrógeno, fósforo y potasio. Esto puede deberse a prácticas agrícolas como el uso de la tierra y la fertilización, o a la escorrentía urbana, que incluye aguas residuales, que llega a los cursos de agua cercanos. Ambos factores, la precipitación y los nutrientes, afectan directamente la producción de biomasa vegetal. El estudio descubrió que la biomasa vegetal está estrechamente relacionada con la precipitación media anual en los pastizales. En promedio, la biomasa vegetal aumenta con un MAP más alto, pero también influyen otros factores, como la disponibilidad de nutrientes.
Hasta ahora, se sabía poco sobre cómo cambia la relación entre el MAP y la biomasa vegetal al añadir uno o más nutrientes. Para responder a esta pregunta, los investigadores midieron la biomasa vegetal aérea y la diversidad de especies en 71 pastizales de seis continentes, incluyendo pastizales nativos y plantados con diferentes texturas del suelo y contenido de nutrientes, así como regímenes de manejo. Todos los sitios formaban parte de la Red de Nutrientes , incluyendo los experimentos NutNet en Bad Lauchstädt y Jena (Alemania). Esta red experimental sigue una metodología estandarizada aplicada en los 130 sitios a nivel mundial, lo que garantiza la comparabilidad de los datos.
Múltiples nutrientes, más biomasa.
Para observar el efecto de los nutrientes en combinación con MAP, los investigadores fertilizaron todos los sitios con nitrógeno, fósforo y potasio, en todas las combinaciones posibles. En general, la fertilización impulsó el crecimiento y la biomasa de las plantas. Cabe destacar que, al añadir múltiples nutrientes, en particular nitrógeno y fósforo, las plantas respondieron mejor a la lluvia, lo que resultó en una relación más estrecha entre la biomasa y la precipitación.
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Aunque este resultado no fue una sorpresa, el estudio también reveló algo inesperado: factores como la diversidad de especies tuvieron poca influencia en la relación biomasa-MAP dentro de la comunidad vegetal. Sin embargo, en sitios que no estaban limitados por nitrógeno o fósforo, el vínculo entre precipitación y biomasa se hizo más claro, un patrón pasado por alto en análisis anteriores que no dieron cuenta de la biodiversidad. «Agregar nutrientes disminuye la diversidad vegetal, pero el efecto indirecto del cambio de diversidad en la biomasa es más débil que los efectos directos del MAP y los nutrientes», dice el coautor Stan Harpole, jefe de Diversidad Fisiológica en iDiv y UFZ y profesor en MLU. «Aunque los efectos en la diversidad no se transfieren fuertemente a la biomasa, considerar la diversidad vegetal sigue siendo importante para comprender con precisión cómo la lluvia influye en la biomasa en ecosistemas donde la disponibilidad de nutrientes (como nitrógeno y fósforo) no es un factor limitante». Los resultados resaltan que factores como la precipitación y la disponibilidad de nutrientes tienen una influencia más fuerte que la diversidad vegetal.
Las interacciones de nutrientes dan forma a la relación MAP-biomasa
Los nuevos hallazgos respaldan la idea de que los ecosistemas suelen estar co-limitados por múltiples nutrientes. Por consiguiente, la fertilización con más de un nutriente puede promover la relación entre la biomasa y la precipitación, donde las interacciones entre el nitrógeno y el fósforo desempeñan un papel particularmente importante. Para comprender plenamente cómo responden los ecosistemas de pastizales a los cambios globales en la precipitación y el enriquecimiento de nutrientes, deben considerarse tanto las interacciones entre nutrientes como los cambios en las comunidades vegetales. Comprender las limitaciones de nutrientes y su impacto en la producción de biomasa puede contribuir a la gestión del territorio y a las estrategias de conservación para los ecosistemas de pastizales en todo el mundo.
Publicación en PNAS:
“Las interacciones entre nutrientes rigen la relación global entre la biomasa y la precipitación en los pastizales” , DOI: 10.1073/pnas.2410748122
