Conversazione con l'ecologa del suolo Francesca Cotrufo, Ph.D. sul ruolo che il suolo gioca nell'intrappolare il carbonio atmosferico.
Rodale InstituteIl libro bianco aggiornato sul cambiamento climatico, "Agricoltura rigenerativa e soluzione di carbonio nel suolo", sarà pubblicato il 25 settembre. Per saperne di più, visita Rodale Institute.org/Climate2020.
Stiamo aggiornando Rodale L'agricoltura rigenerativa e il cambiamento climatico dell'Istituto Libro bianco per riflettere la nuova scienza sul sequestro del carbonio nel suolo e sapevamo di dover parlare con te. Puoi spiegare in che modo il recente lavoro del tuo team sta cambiando il modo in cui dovremmo pensare tutti alla materia organica del suolo?
A mio parere, molti dei problemi che stiamo incontrando per la contabilizzazione del carbonio nel suolo derivano dal fatto che è stato concettualizzato come una cosa, quando in realtà ci sono molte forme diverse di carbonio nel suolo. Possiamo semplificare queste diverse forme in due grandi piscine funzionali: materia organica particellare (POM) e materia organica associata a minerali (MAOM).
Vogliamo che la materia organica del suolo svolga due funzioni: abbattere e fornire nutrienti minerali per sostenere la produttività e rimanere e fornire stoccaggio di carbonio a lungo termine e altri servizi ecosistemici. È necessario che parte della materia organica del suolo venga restituita per sostenere la crescita delle piante, è come usare un conto corrente per pagare le bollette regolari. Allo stesso modo in cui non possiamo risparmiare tutti i nostri soldi - dobbiamo usarne una parte per sopravvivere - non possiamo nemmeno aspettarci che tutta la materia organica del suolo rimanga nel suolo a lungo termine. Parte della materia organica del suolo deve essere scomposta affinché il suolo sia sano e funzioni per la crescita delle piante. Credo, e il mio laboratorio sta conducendo ricerche per testare questa ipotesi, che questa ripartizione provenga in gran parte da materia organica particolata, o POM come la chiamiamo, che puoi immaginare come residui vegetali fibrosi parzialmente decomposti, in particolare dalle radici. Poiché il POM non è protetto, a meno che non sia occluso negli aggregati, si ribalta rapidamente. I microbi non sembrano usare il POM per far crescere la loro biomassa, piuttosto respirano il carbonio POM nell'atmosfera come CO2, ma l'azoto del POM viene utilizzato dalle piante per la loro crescita.
Allo stesso tempo, abbiamo bisogno del suolo per immagazzinare carbonio più a lungo per mitigare il cambiamento climatico. Questo deposito di carbonio a lungo termine è lì per tempi più magri, come un conto di risparmio. Lo stoccaggio del carbonio a lungo termine è generalmente più microbicamente elaborato e associato a minerali, che lo proteggono dalla decomposizione, rendendolo più persistente nel suolo e anche meno vulnerabile ai disturbi. Questa è la materia organica associata ai minerali, o MAOM.
La metafora del conto bancario è utile per comprendere questi due pool di materia organica, uno per un utilizzo rapido e uno per la conservazione a lungo termine. Quali altre scoperte recenti sono avvenute nel tuo campo riguardo alla materia organica e allo stoccaggio del carbonio?
Inizialmente gli scienziati del suolo pensavano che se si inserissero nel terreno residui vegetali più chimicamente complessi o molto fibrosi, si avrebbe un accumulo di carbonio. Ma negli ultimi 10 anni circa, molte ricerche, in parte sollecitate dal mio team paper su Microbial Efficiency Matrix Stabilization, ha sottolineato il fatto che, in realtà, gran parte del carbonio che persiste nel suolo è costituito da composti semplici associati a minerali ed è spesso di origine microbica, non vegetale. Per avere questo accumulo di carbonio associato ai minerali, non è necessario mettere materiali vegetali recalcitranti nel terreno, ma vuoi essere sicuro che ci siano cose come essudati radicali e materiale vegetale labile, che i microbi mangiano velocemente e usano per costruire la loro biomassa. Questi materiali vegetali solubili e composti microbici possono attaccarsi alle superfici minerali, formando l'accumulo di carbonio a lungo termine in MAOM.
Il problema è che trattiamo i terreni agricoli come bambini viziati - spero che questo non sia offensivo per nessuno - diamo continui input esterni come fertilizzanti e pesticidi, che è come fornire continuamente denaro a tuo figlio senza mai dire "vai a lavorare". Non mettiamo i microbi nel terreno a lavorare e addirittura riduciamo il loro lavoro aggiungendo fertilizzanti azotati. Questi input effettivamente erodono la comunità del suolo e la sua biodiversità. Alcuni dei microbi che riescono a sopravvivere lo fanno perché usano l'azoto fertilizzante per il loro metabolismo, ma nel processo rilasciano protossido di azoto nell'atmosfera, un potente gas serra. Inoltre, coltivando colture annuali e colture da riproduzione per massimizzare i raccolti riducendo la crescita delle radici, abbiamo ridotto l'input di entrambi i residui delle radici per fornire nuovo POM, ma anche gli input di componenti solubili e labili delle piante, come gli essudati delle radici, che alla fine generare MAOM. In tal modo abbiamo speso troppo il conto corrente - il POM - e ora i terreni agricoli sono costituiti per la maggior parte del MAOM. Facendo questo più e più volte, abbiamo anche iniziato a utilizzare questo pool MAOM, il conto di risparmio che avrebbe dovuto essere stabile per molti, molti anni. Di conseguenza, i suoli agricoli sono ora impoveriti di tutta la materia organica del suolo rispetto ai suoli naturali.
Sapendo questo, come possono gli agricoltori fermare la bancarotta del suolo e rigenerarlo invece? Cosa costruisce entrambi questi pool di materia organica?
Sta diventando molto chiaro che per rigenerare i suoli, dobbiamo avere input continui e diversificati, e che per lo più provengono da radici viventi. Le radici fanno due cose: nutrono i microbi con i loro componenti solubili, gli essudati delle radici e altri composti radicali labili che mantengono i microbi attivi e sani e producono in modo efficiente biomassa che poi può attaccarsi ai minerali. D'altra parte, i tessuti delle radici sono relativamente fibrosi e possono formare materiale organico particolato, che promuove la struttura del suolo, la ritenzione idrica e il rilascio di azoto quando si rompe.
In effetti, l'altra cosa importante da capire è che il carbonio non circola da solo. Per immagazzinare il carbonio, dobbiamo ottenere l'azoto giusto. Vogliamo ridurre gli input esterni di azoto dalla fertilizzazione, perché l'azoto sintetico incoraggia i batteri che trasformano rapidamente l'azoto e lo perdono. Invece, dobbiamo aumentare gli input di azoto prodotti dal sistema stesso, e per questo abbiamo bisogno di un sistema con radici vive profonde e legumi, che portano l'azoto in modo naturale. Quando aggiungi l'azoto in modo organico, metti in azione i microbi. Quando l'azoto arriva nella materia organica che i microbi devono lavorare per restituire, lo fanno in modo più efficiente, producono più biomassa che aiuta lo stoccaggio del carbonio e allo stesso tempo riciclano l'azoto per uso vegetale.
Ci sono grossi anelli mancanti prima di poter iniziare con l'agricoltura del carbonio e il sequestro del carbonio nel suolo? O la scienza è abbastanza solida perché gli agricoltori si sentano sicuri di fare questo lavoro ora?
Penso che ne sappiamo abbastanza ora che non sbaglieremo. Potremmo fare di meglio, e sono particolarmente curioso di questa relazione carbonio-azoto e di come utilizzare l'azoto in modo efficiente in modo da poter immagazzinare carbonio, sostenere la produttività e ridurre le emissioni e le perdite di azoto nel sistema idrico. Ma nel complesso, le idee di base sono chiare, i pilastri di ciò che fa rigenerare un sistema sono noti. Credo che dobbiamo pensare al suolo come un sistema e considerare come le rotazioni colturali con input sotterranei diversificati, piante perenni con radici profonde, colture di copertura e ridotta perturbazione del suolo aiutano ad alimentare i microbi del suolo che riciclano i nutrienti e accumulano minerali associati carbonio.
Inoltre, la contabilità del carbonio nel suolo è ancora molto impegnativa e deve essere misurata, verificata e monitorata sulla base di una solida scienza e di una comprensione delle condizioni e della gestione di ciascuna azienda agricola. È un lavoro duro che richiede pazienza e investimenti, ma è molto, molto importante e può essere fatto.
La buona notizia è che la scienza fondamentale è lì e su di essa stiamo costantemente costruendo. Sappiamo già abbastanza da poter indicare cosa fare e stiamo studiando modi per migliorare la misurazione e la gestione di questi stock di carbonio nel suolo. In questo momento c'è molto interesse per il sequestro del carbonio nel suolo. Alla Colorado State University, stiamo utilizzando un approccio scientifico integrato in collaborazione con grandi aziende e molti agricoltori, e sono molto ottimista sul fatto che possiamo ottenere questo risultato. Ma è importante ricordare che l'agricoltura del carbonio non è una soluzione miracolosa al cambiamento climatico. Deve essere adottato insieme a tagli aggressivi alle emissioni di combustibili fossili.
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