benvenuto a
Agricoltura moderna
!
Questa storia ci arriva dall'Ag Research Journal dell'USDA ARS, scritto da Ann Perry. È interessante per una serie di motivi. In primo luogo, mette in discussione cose che pensavamo di sapere sul carbonio del suolo e dove si trovava nel profilo del suolo. Rappresenta anche un tipo di scienza difficile da fare. Hai bisogno di attrezzature speciali e tecniche di campionamento che vadano oltre il solito "mandare uno studente laureato sul campo con una pala e un secchio" e non possono essere finanziati da una sovvenzione economica più tipica. Infine, capire dove viene immagazzinato il carbonio e come possiamo migliorare questo processo significa che agricoltori e allevatori possono essere dei supereroi quando si tratta di raffreddare il pianeta. Dal momento che ciascuno degli ultimi 3 anni è stato etichettato come il più caldo mai registrato, questo potrebbe essere un grosso problema! Andate, supereroi!
Per anni, molti agronomi hanno creduto che livelli significativi di carbonio nel suolo si accumulassero solo vicino alla superficie del suolo. Quindi, quando quattro scienziati dell'Agricultural Research Service hanno presentato un documento di ricerca affermando che grandi quantità di carbonio del suolo erano sequestrate fino a 5 piedi di profondità nel profilo del suolo - e da colture annuali e perenni - hanno avuto qualche problema a far passare il loro documento attraverso il processo di revisione .
Lo studio è stato un progetto di 9 anni che ha valutato gli effetti dei fertilizzanti a base di azoto e dei trattamenti del raccolto sul sequestro di carbonio organico del suolo nelle colture di panico verga e di mais non arato gestite per la produzione di mangimi biologici.
"Il sequestro del carbonio organico del suolo ha un impatto importante sulla sostenibilità a lungo termine della produzione di colture bioenergetiche perché può influire in modo significativo sulla fertilità del suolo e sulle emissioni di gas serra", afferma il genetista dell'ARS Ken Vogel (in pensione). "Quindi l'utilizzo di tassi di sequestro accurati è essenziale per lo sviluppo di analisi del ciclo di vita che valutino i costi e i benefici ambientali a lungo termine della produzione di colture di biocarburanti". [Nota dell'editore:ecco perché hanno iniziato la ricerca e perché hanno esaminato i raccolti che hanno esaminato. Ma tieni presente che i risultati ci aiutano a capire cosa sta succedendo sotto terra anche in altre aree.]
Vogel, gli scienziati del suolo Ron Follett (in pensione) e Gary Varvel e l'agronomo Rob Mitchell hanno condotto il loro studio su campi marginalmente produttivi simili ai terreni coltivati che sarebbero adatti alla produzione commerciale di panico verga. Mitchell e Varvel sono con le unità di ricerca dell'ARS a Lincoln, Nebraska. Follett era con ARS a Fort Collins, Colorado.
Il team ha stabilito grandi appezzamenti che potevano ospitare attrezzature su scala di campo e ha prelevato campioni di terreno di base a una profondità di 5 piedi prima che venissero coltivate le prime colture. Questi campioni di base hanno mostrato che i livelli di carbonio organico del suolo variavano all'interno del primo piede del sottosuolo di circa 18 tonnellate per acro, mentre i livelli di carbonio del suolo a 5 piedi sotto la superficie del suolo variavano di quasi 90 tonnellate per acro.
Per esplorare questo fenomeno, gli scienziati hanno quindi piantato due cultivar di panico verga e mais no-till e hanno applicato fertilizzanti azotati a tre diverse velocità che vanno da 54 libbre per acro a circa 160 libbre per acro. I fertilizzanti a base di azoto supportano la produzione di biomassa e gli scienziati volevano vedere se la produzione di più biomassa vegetale portasse al sequestro di più carbonio nel suolo. Alcuni appezzamenti di panico verga sono stati mantenuti anche senza alcuna modifica dell'azoto.
I residui del raccolto post-raccolta, o "stover" - che contribuiscono anche al carbonio del suolo - non sono stati rimossi su metà dei campi di mais non lavorati; su altri campi, metà della stufa è stata rimossa. Dopo che le colture sono state stabilite, i ricercatori hanno ricampionato i suoli nei campi di produzione a intervalli di 3 anni.
Qual è stata la loro più grande sorpresa? Nel campo di mais sodo, i livelli di carbonio organico del suolo sono aumentati nel tempo a tutte le profondità, con tutti i trattamenti con azoto e con entrambi i tipi di gestione del foraggio post-raccolta. Quasi tutti gli aumenti sono stati statisticamente significativi. Le rese di granella di mais sono state maggiori nei campi che erano stati modificati con 107 libbre di azoto per acro e dove non era stato rimosso alcun fornello, una strategia di gestione che ha portato a un aumento medio annuo del carbonio nel suolo che ha superato le 0,9 tonnellate per acro.
Negli appezzamenti di panico verga, i ricercatori hanno anche osservato aumenti impressionanti del sequestro di carbonio nel suolo in tutto il profilo del suolo. I tassi di sequestro sono aumentati con l'aumentare dei tassi di fertilizzazione dell'azoto e quasi tutti gli aumenti del carbonio nel suolo sono stati statisticamente significativi.
Come hanno osservato con i terreni coltivati a mais, oltre il 50% del carbonio del suolo è stato trovato tra 1 e 5 piedi sotto la superficie del suolo. Anche l'aumento medio annuo del carbonio organico del suolo nei primi 5 piedi di sottosuolo ha superato le 0,9 tonnellate per acro all'anno, equivalenti a 3,25 tonnellate di anidride carbonica per acro all'anno.
"Non ci aspettavamo di trovare questi depositi di carbonio nel suolo profondo, anche se abbiamo sempre saputo che le radici delle piante raggiungevano così in profondità, perché non ci rendevamo conto di quanto l'attività intorno alle radici potesse influenzare i bilanci di carbonio del suolo", afferma Follett. "La maggior parte degli studi campiona solo i suoli per il carbonio fino a una profondità di 18 pollici."
A causa delle loro scoperte, il team ha concluso che il calcolo dei tassi di sequestro del carbonio nel suolo per le colture bioenergetiche non è una proposta valida per tutti. La selezione delle colture, le differenze del suolo, le condizioni ambientali e le pratiche di gestione influenzano i tassi di sequestro in modo diverso da una regione all'altra. Di conseguenza, i modelli di produzione delle colture bioenergetiche avranno probabilmente bisogno di alcuni importanti aggiustamenti.
«Il nostro lavoro suggerisce che i tassi di sequestro del carbonio utilizzati negli attuali modelli di analisi del ciclo di vita per le colture bioenergetiche stanno probabilmente determinando una sottostima della quantità di carbonio sequestrato nel suolo», afferma Vogel. "Evidenzia anche quanto gli emendamenti all'azoto e altre decisioni di gestione siano importanti quando si tratta di sequestro di mais e carbonio e che le colture annuali possono dare un contributo importante al carbonio nel suolo".
Il documento è stato accettato da Bioenergy Research e pubblicato nel 2012. Ma anche se i suoi risultati sono stati così sorprendenti, altri due studi ARS avevano evidenziato dinamiche simili
Raccolti annuali con effetti duraturi
Nel 2011, i risultati di uno studio correlato a lungo termine sul carbonio nel suolo condotto da Varvel e dal suo collega dell'ARS Wally Wilhelm (deceduto) sono stati pubblicati su Soil &Tillage Research. I ricercatori avevano studiato i livelli di carbonio nel suolo in campi creati nel 1980 per tre diversi sistemi di coltivazione non irrigati (mais continuo, soia continua e rotazione soia/mais) gestiti con sei diversi sistemi di lavorazione del terreno.
Nel 1999, come parte dello studio, Varvel e Wilhelm hanno raccolto campioni di suolo da questi campi a diversi intervalli fino a una profondità di 5 piedi. Hanno scoperto che la gestione della lavorazione del terreno e la selezione delle colture influivano in modo indipendente sui livelli di azoto e carbonio nel suolo e che i livelli più elevati di azoto e carbonio si erano accumulati nel sistema di coltivazione continua del mais durante la gestione senza lavorazione. Ma come con lo studio successivo, la sorpresa più grande è stata la quantità di azoto e carbonio accumulati nel profilo del suolo tra 12 pollici e 5 piedi in tutti i sistemi di coltivazione e lavorazione del terreno.
"Quando abbiamo raccolto questi campioni, molti scienziati del suolo credevano che le colture annuali in campo non sequestrassero il carbonio nei sistemi di lavorazione del terreno convenzionali, quindi i risultati sono stati uno shock", afferma Varvel. "Ma condurre uno studio a lungo termine ci ha permesso di osservare cosa succede con il sequestro del carbonio nel suolo una volta stabilito un sistema di gestione e le variazioni di anno in anno diminuiscono". Ha anche notato che l'identificazione di questi bacini più profondi di carbonio e azoto può aiutare i coltivatori a selezionare in modo più efficace la gestione della lavorazione del terreno che aiuta a trattenere questi nutrienti nel terreno.
Questi risultati sono in linea con i risultati di uno studio di 8 anni, pubblicato nel 2013, che Follett ha condotto sul sequestro del carbonio nei sistemi di mais irrigati continui no-till e convenzionali vicino a Fort Collins. Lui e lo scienziato del suolo di Fort Collins, Ardell Halvorson, hanno scoperto che la gestione senza lavorazione ha portato a livelli più elevati di carbonio nel suolo rispetto alla lavorazione convenzionale e che tali livelli non sono cambiati molto nel corso degli 8 anni.
"Parte del carbonio del suolo in questi suoli ha migliaia di anni ed è molto stabile, quindi la sua scomparsa è stata una sorpresa", afferma Follett, che ha pubblicato i risultati sul Soil Science Society of America Journal. "L'irrigazione regolare del suolo tipicamente semiarido potrebbe essere uno dei fattori che hanno provocato la perdita di carbonio, ma avremmo bisogno di condurre ulteriori studi per determinarlo."
Follett osserva che i gruppi microbici del suolo in questi ambienti devono ancora essere identificati, così come i cambiamenti ambientali che consentono a questi microbi di accedere più facilmente al carbonio per il proprio uso. Condivide inoltre la convinzione di Varvel secondo cui questi risultati sottolineano come gli agricoltori possano utilizzare la gestione della non lavorazione per conservare il carbonio del suolo in profondità nel profilo del suolo e il valore degli studi a lungo termine per comprendere le dinamiche del carbonio nel suolo.
“Ci vuole tempo perché i nuovi sistemi di gestione abbiano qualche effetto sul carbonio nel suolo. L'identificazione di questi effetti può richiedere studi a lungo termine, campionamenti più approfonditi all'interno del profilo del suolo e l'utilizzo di tecniche di misurazione avanzate», afferma Follett. "Cerchiamo piccoli cambiamenti in una grande piscina."
Questa ricerca fa parte di Pasture, Forage, and Rangeland Systems (#215), Bioenergy (#213) e Climate Change, Soils, and Emissions (#212), tre programmi nazionali ARS descritti su www.nps.ars .usda.gov. Per raggiungere gli scienziati menzionati in questo articolo, contattare Ann Perry, Staff informativo USDA-ARS, 5601 Sunnyside Ave., Beltsville, MD 20705-5128; (301) 504-1628.
"Una fornitura sorprendente di carbonio del suolo profondo " è stato pubblicato nel numero di febbraio 2014 della rivista Agricultural Research.
