El suelo almacena más carbono que la atmósfera y las plantas de la Tierra juntas, lo que hace que la velocidad de descomposición del carbono del suelo sea una variable importante en los modelos utilizados para predecir cambios en nuestro clima.
El hallazgo revelador de la descomposición del suelo varía hasta diez veces
El nuevo estudio encontró que incluso en condiciones de laboratorio uniformes, la tasa de descomposición del carbono orgánico en muestras de suelo recolectadas en todo Estados Unidos difería hasta diez veces, en parte debido a variaciones en las propiedades minerales y microbianas del suelo, factores que a menudo están subrepresentados en los modelos actuales de los sistemas terrestres.
Actualizar los modelos con una mejor comprensión de la descomponibilidad del carbono orgánico en el suelo (y sus posteriores emisiones de dióxido de carbono) podría mejorar la precisión de las estimaciones de retroalimentación del carbono del suelo en los modelos, lo que conduciría a proyecciones climáticas más refinadas, dice Chaoqun Lu, profesor asociado de ecología, evolución y biología de organismos en la Universidad Estatal de Iowa.
Por qué este hallazgo desafía los modelos actuales
Para las simulaciones de modelado, tradicionalmente hemos simplificado estas variaciones asumiendo que el carbono en tipos de suelo o biomas similares se descompone a la misma tasa base, si no hay cambios ambientales. Sin embargo, nuestros hallazgos muestran que la tasa base varió considerablemente, incluso dentro del mismo tipo de suelo o bioma. Por lo tanto, esto realmente cambiará una práctica común, afirma Lu, autor correspondiente del estudio publicado recientemente en One Earth .
Los científicos que trabajan en modelos de sistemas terrestres (simulaciones complejas que estiman los efectos globales de procesos biológicos, geoquímicos y físicos entrelazados) saben desde hace tiempo que las estimaciones de la descomposición del carbono del suelo realizadas mediante modelos tienen grandes incertidumbres.
Metodología del estudio: de la incubación al aprendizaje automático
Con la esperanza de cuantificar mejor estas variaciones, los colegas de Lu incubaron muestras de suelo de 20 sitios de la Red Nacional de Observatorios Ecológicos, un programa financiado por el gobierno federal que monitorea los ecosistemas en todo Estados Unidos. Durante un período de 18 meses, los investigadores midieron las emisiones de dióxido de carbono y las propiedades clave del suelo para generar un modelo de carbono del suelo que estimó la tasa de descomposición de cada muestra (la velocidad con la que se descompone la materia orgánica) y la eficiencia del uso del carbono (la cantidad de carbono descompuesto que absorben los microbios).
Factores clave que influyen en la descomposición
El análisis asistido por aprendizaje automático ayudó a mostrar cuáles de los 26 tipos de mediciones tomadas de las muestras de suelo estaban más fuertemente asociadas con la variación de la descomposición, dice el coautor del estudio Bo Yi, ex investigador asociado postdoctoral en el laboratorio de Lu y primer autor del nuevo estudio.
Algunos factores de control ya estaban bien establecidos, como el tipo de suelo y los niveles de pH y nitrógeno. El análisis de los datos de incubación también reveló una fuerte conexión entre las tasas de descomposición y los niveles de hongos y ciertas formas de hierro y aluminio. Los minerales del suelo están estrechamente vinculados a la estabilidad a largo plazo del carbono orgánico asociado a los minerales, la porción del carbono del suelo que puede persistir en el suelo durante décadas o incluso cientos de años.
Mapas de proyección para todo Estados Unidos
Los investigadores combinaron sus mediciones del suelo con estimaciones de las tasas base para construir modelos de IA que capturaron con éxito las variaciones en dichas tasas en 156 muestras de suelo. Posteriormente, aplicaron este modelo al territorio continental de Estados Unidos, creando mapas que proyectan la eficiencia del uso del carbono y las tasas de descomposición para áreas de terreno individuales de aproximadamente 4 kilómetros de lado. Los mapas muestran grandes variaciones regionales en la dinámica del carbono del suelo en todo Estados Unidos.
Es probable que los científicos que trabajan con modelos de carbono del suelo o modelos de sistemas terrestres para proyectar la retroalimentación carbono-clima utilicen los mapas de parámetros finales del estudio para mejorar sus simulaciones, dice Lu.
“Estas métricas geoquímicas y microbianas generan mucha variabilidad y no las hemos incluido adecuadamente en trabajos de modelado anteriores”, afirma.
Implicaciones para la modelización climática y los mercados de carbono
Lu dice que el estudio también muestra que los modelos deberían tener en cuenta cómo se descomponen los diferentes componentes del carbono del suelo, ya que el carbono orgánico asociado a los minerales dura mucho más que el carbono particulado (principalmente materia orgánica derivada de plantas en el suelo que se descompone en años en lugar de siglos).
Además de mejorar la modelización, Lu afirma que la investigación también podría fundamentar los programas de conservación y mercado de carbono al revelar las diferencias regionales en la vulnerabilidad al carbono del suelo. En el suroeste, el carbono orgánico del suelo tiende a descomponerse más rápidamente y, una vez descompuesto, una mayor proporción de ese carbono se libera a la atmósfera en forma de dióxido de carbono. En el noroeste y el este, el carbono del suelo se descompone más lentamente y una mayor proporción del carbono descompuesto termina reteniéndose en el suelo como biomasa microbiana. La mayor parte del medio oeste se encuentra en un punto intermedio entre estos extremos.
Relevancia para la conservación y los mercados de carbono
Esas diferencias sugieren que los incentivos para aumentar la captura de carbono en el suelo deberían considerar la persistencia de la retención de carbono en el suelo, afirma.
“Si el carbono permanece en el suelo durante más tiempo en ciertas zonas, la misma cantidad de secuestro de carbono allí podría ser más valiosa que en otras áreas”, afirma.
Fuente: Universidad Estatal de Iowa
Estudio original DOI: 10.1016/j.oneear.2025.101516
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