Uma conversa com a ecologista de solo Francesca Cotrufo, Ph.D. sobre o papel que o solo desempenha na captura de carbono atmosférico.
Rodale InstituteO white paper atualizado sobre mudanças climáticas, “Agricultura regenerativa e a solução de carbono do solo”, será publicado em 25 de setembro. Para saber mais, visite RodaleInstitute.org/Climate2020.
Estamos em processo de atualização Rodale Agricultura Regenerativa e Mudanças Climáticas do Instituto white paper para refletir a nova ciência sobre o sequestro de carbono no solo e sabíamos que precisávamos falar com você. Você pode explicar como o trabalho recente de sua equipe está mudando a maneira como todos deveríamos pensar sobre a matéria orgânica do solo?
Em minha opinião, muitos dos problemas que estamos enfrentando para contabilizar o carbono do solo vêm do fato de que ele foi conceituado como uma coisa, quando na realidade existem muitas formas diferentes de carbono do solo. Podemos simplificar essas diferentes formas em dois grandes reservatórios funcionais: matéria orgânica particulada (POM) e matéria orgânica associada a minerais (MAOM).
Queremos que a matéria orgânica do solo desempenhe duas funções: decompor e fornecer nutrientes minerais para sustentar a produtividade, e permanecer e fornecer armazenamento de carbono de longo prazo e outros serviços do ecossistema. É necessário que parte da matéria orgânica do solo seja revolvida para apoiar o crescimento das plantas, é como usar uma conta corrente para pagar suas contas regulares. Da mesma forma que não podemos economizar todo o nosso dinheiro - precisamos usar parte dele para sobreviver - também não podemos esperar que toda a matéria orgânica do solo permaneça no solo por um longo prazo. Parte da matéria orgânica do solo precisa se decompor para que os solos sejam saudáveis e funcionem para o cultivo de plantas. Eu acredito, e meu laboratório está conduzindo pesquisas para testar essa hipótese, que essa quebra vem em grande parte da matéria orgânica particulada, ou POM, como a chamamos, que você pode imaginar como resíduos de plantas fibrosas parcialmente decompostas, em particular das raízes. Como o POM não é protegido, a menos que ocluído em agregados, ele gira rapidamente. Os micróbios não parecem usar o POM para fazer crescer sua biomassa, em vez disso, respiram o carbono do POM na atmosfera como CO2, mas o nitrogênio do POM é usado pelas plantas para seu crescimento.
Ao mesmo tempo, precisamos de solos para armazenar carbono por mais tempo para mitigar as mudanças climáticas. Esse armazenamento de carbono de longo prazo existe para tempos de crise, como uma conta poupança. O armazenamento de carbono de longo prazo é geralmente mais processado microbianamente e associado a minerais, que o protegem da decomposição, tornando-o mais persistente nos solos e também menos vulnerável a perturbações. Esta é a matéria orgânica associada a minerais, ou MAOM.
A metáfora da conta bancária é útil para compreender esses dois pools de matéria orgânica, um para uso rápido e outro para armazenamento de longo prazo. Que outras descobertas recentes aconteceram em seu campo em torno da matéria orgânica e do armazenamento de carbono?
Os cientistas do solo pensaram originalmente que, se você colocasse resíduos de plantas quimicamente mais complexos ou muito fibrosos no solo, haveria um acúmulo de carbono. Mas nos últimos 10 anos ou mais, muitas pesquisas, motivadas em parte por minha equipe artigo sobre Estabilização da Matriz de Eficiência Microbiana, apontaram para o fato de que, na verdade, grande parte do carbono que persiste no solo é feito de compostos simples associados a minerais e muitas vezes é de origem microbiana, não vegetal. Para ter esse acúmulo de carbono associado ao mineral, você não precisa colocar materiais vegetais recalcitrantes no solo; em vez disso, você quer ter certeza de que existem coisas como exsudatos de raízes e material vegetal instável, que os micróbios comem rápido e usam para construir sua biomassa. Esses materiais vegetais solúveis e compostos microbianos podem aderir às superfícies minerais, formando o armazenamento de carbono de longo prazo no MAOM.
O problema é que tratamos os solos agrícolas como crianças estragadas - espero que isso não seja ofensivo para ninguém - damos insumos externos contínuos, como fertilizantes e pesticidas, o que é como fornecer dinheiro continuamente para seu filho e nunca dizer 'vá trabalhar'. Não colocamos os micróbios no solo para trabalhar e até mesmo abreviamos seu trabalho adicionando fertilizantes de nitrogênio. Esses insumos realmente corroem a comunidade do solo e sua biodiversidade. Alguns dos micróbios que conseguem sobreviver o fazem porque usam o nitrogênio do fertilizante para seu metabolismo, mas no processo liberam óxido nitroso na atmosfera, um potente gás de efeito estufa. Além disso, ao cultivar safras anuais e de reprodução para maximizar os rendimentos e, ao mesmo tempo, reduzir o crescimento da raiz, reduzimos a entrada de ambos os resíduos da raiz para fornecer novo POM, mas também as entradas de componentes solúveis e lábeis da planta, como os exsudatos da raiz, que em última instância gerar MAOM. Ao fazer isso, gastamos demais a conta corrente - o POM - e os solos agrícolas agora são feitos na maior parte do MAOM. Fazendo isso repetidamente, também começamos a usar esse pool MAOM, a conta de poupança que deveria ter permanecido estável por muitos e muitos anos. Como resultado, os solos agrícolas estão agora empobrecidos de toda a matéria orgânica do solo em comparação com os solos naturais.
Sabendo disso, como os agricultores podem parar de degradar o solo e regenerá-lo? O que forma esses dois reservatórios de matéria orgânica?
Está ficando muito claro que para regenerar os solos, temos que ter insumos contínuos e diversos, e isso vem principalmente de raízes vivas. As raízes fazem duas coisas: alimentam os micróbios com seus componentes solúveis, os exsudatos da raiz e outros compostos de raiz lábeis que mantêm os micróbios ativos e saudáveis e produzem biomassa de forma eficiente que pode então aderir aos minerais. Por outro lado, os tecidos radiculares são relativamente fibrosos e podem formar matéria orgânica particulada, que promove a estrutura do solo, retenção de água e liberação de nitrogênio conforme ele se decompõe.
Na verdade, outra coisa importante a entender é que o carbono não circula sozinho. Para armazenar carbono, precisamos obter o nitrogênio correto. Queremos reduzir as entradas externas de nitrogênio da fertilização, porque o nitrogênio sintético estimula as bactérias que transformam o nitrogênio rapidamente e o perdem. Em vez disso, precisamos aumentar as entradas de nitrogênio produzidas pelo próprio sistema e, para isso, precisamos ter um sistema com raízes profundas e leguminosas, que trazem o nitrogênio naturalmente. Quando você adiciona o nitrogênio organicamente, você coloca os micróbios para trabalhar. Quando o nitrogênio chega na matéria orgânica que os micróbios precisam trabalhar para revolver, eles o fazem com mais eficiência, produzem mais biomassa que auxilia no armazenamento de carbono e, ao mesmo tempo, reciclam o nitrogênio para uso nas plantas.
Existe algum grande elo faltando antes de começarmos com o cultivo de carbono e o sequestro de carbono no solo? Ou a ciência é robusta o suficiente para que os agricultores se sintam confiantes em fazer esse trabalho agora?
Acho que sabemos o suficiente agora que não vamos errar. Poderíamos fazer melhor, e estou particularmente curioso sobre essa relação carbono-nitrogênio e como usar o nitrogênio de forma eficiente para que você possa armazenar carbono, sustentar a produtividade e reduzir as emissões e perdas de nitrogênio no sistema de água. Mas, no geral, as idéias básicas são claras, os pilares do que faz um sistema se regenerar são conhecidos. Acredito que precisamos pensar no solo como um sistema e considerar como as rotações de culturas com insumos subterrâneos diversificados, perenes com raízes profundas, culturas de cobertura e redução da perturbação do solo ajudam a alimentar os micróbios do solo que reciclam nutrientes e acumulam minerais associados carbono.
Além disso, a contabilização do carbono do solo ainda é muito desafiadora e deve ser medida, verificada e monitorada com base em dados científicos sólidos e no entendimento das condições e do manejo em cada fazenda. É um trabalho árduo que requer paciência e investimento, mas é muito, muito importante e pode ser feito.
A boa notícia é que a ciência fundamental está lá e estamos constantemente construindo sobre ela. Já sabemos o suficiente para informar o que fazer e estamos estudando maneiras de melhorar a medição e o gerenciamento desses estoques de carbono do solo. Atualmente, há muito interesse no sequestro de carbono do solo. Na Colorado State University, estamos usando uma abordagem científica integrada em parceria com grandes corporações e muitos agricultores, e estou muito otimista de que podemos fazer isso. Mas é importante lembrar que o cultivo de carbono não é uma solução mágica para as mudanças climáticas. Deve ser adotado junto com cortes agressivos nas emissões de combustíveis fósseis.
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