Fuente: State of the Planet, Earth Institute – Columbia University – Autor:
Renee Cho - Febrero de 2018.
Para evitar los efectos más peligrosos del cambio climático, el Acuerdo de París recomienda limitar el calentamiento global a menos de 2˚ C por encima de los niveles preindustriales. Para lograrlo, es probable que haya que quitar dióxido de carbono de la atmósfera, según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático. Pero estrategias como la captura y el almacenamiento de las emisiones de carbono de las centrales eléctricas que queman biocombustibles, o la plantación de nuevos bosques para absorber el carbono, pueden crear sus propios problemas. Si se utilizan a una escala lo suficientemente grande como para ser efectivas, requerirían demasiada tierra, agua o energía, o son demasiado caras.
Sin embargo, el secuestro de carbono en el suelo es una forma relativamente natural de eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera con menos impactos en la tierra y el agua, menos necesidad de energía y menos costos. Una mejor ordenación de la tierra y mejores prácticas agrícolas podrían mejorar la capacidad de los suelos para almacenar carbono y ayudar a combatir el calentamiento de la Tierra.
Los suelos de la Tierra contienen alrededor de 2.500 gigatoneladas de carbono, es decir, más del triple de la cantidad de carbono en la atmósfera y cuatro veces la cantidad almacenada en todas las plantas y animales vivos.
"Pensar en formas de aumentar el almacenamiento de carbono en el suelo es un arma realmente importante en el arsenal [contra el cambio climático]", dijo Ben Taylor, ecologista de ecosistemas y candidato al doctorado en el Departamento de Ecología, Evolución y Biología Ambiental de la Universidad de Columbia. "El carbono en los suelos es mayor que todo el carbono de nuestra biomasa y la atmósfera combinadas, así que incluso pequeños cambios en ese conjunto van a tener efectos realmente grandes para nosotros". Si podemos averiguar cómo manejar el tamaño de la reserva de carbono del suelo, podría ser realmente eficaz."
Actualmente, los suelos eliminan alrededor del 25 por ciento de las emisiones de combustibles fósiles del mundo cada año. La mayor parte del carbono del suelo se almacena en forma de permafrost y turba en las zonas del Ártico, y en regiones húmedas como los ecosistemas boreales del norte de Eurasia y América del Norte. Los suelos de las zonas cálidas o secas almacenan menos carbono.
Los suelos están perdiendo carbono
La cantidad de carbono que los suelos pueden absorber y el tiempo que pueden almacenarlo varía según el lugar y está efectivamente determinado por la forma en que se gestiona el suelo. Debido a que casi la mitad de la tierra que puede sustentar la vida vegetal en la Tierra se ha convertido en tierras de cultivo y pastizales, los suelos han perdido en realidad entre el 50 y el 70 por ciento del carbono que alguna vez almacenaron. Esto ha contribuido a cerca de un cuarto de todas las emisiones de gases de efecto invernadero mundiales producidas por el hombre que están calentando el planeta.
Las prácticas agrícolas que perturban el suelo - como la labranza, la siembra de monocultivos, la eliminación de residuos de cultivos, el uso excesivo de fertilizantes y plaguicidas y el pastoreo excesivo - exponen el carbono del suelo al oxígeno, haciendo que termine en la atmósfera. La deforestación, el descongelamiento del permafrost y el drenaje de las turberas también hacen que los suelos liberen carbono.
Cómo almacena el suelo el carbono
A través de la fotosíntesis, las plantas absorben el dióxido de carbono de la atmósfera. Utilizan el agua y la luz solar para convertir el carbono en hojas, tallos, semillas y raíces. A medida que las plantas respiran, devuelven algo de dióxido de carbono a la atmósfera y exudan algo de carbono como una sustancia azucarada a través de sus raíces. Esta secreción alimenta a los microbios (bacterias, hongos, protozoos y nematodos) que viven bajo tierra. Cuando las plantas mueren, los microbios del suelo descomponen sus compuestos de carbono y los utilizan para el metabolismo y el crecimiento, devolviendo parte a la atmósfera.
Debido a que la descomposición microbiana libera dióxido de carbono, el suelo puede almacenar más carbono cuando está protegido de la actividad microbiana. Una forma clave de que esto suceda es a través de la formación de agregados del suelo. Esto ocurre cuando las partículas diminutas del suelo se agrupan, protegiendo las partículas de carbono en su interior. Los hongos micorrizas, que producen compuestos pegajosos que facilitan la agregación del suelo, son capaces de transferir un 15 por ciento más de carbono al suelo que otros microbios. Los suelos con un alto contenido de arcilla también son capaces de formar enlaces químicos que protegen el carbono de los microbios. Estos agregados dan al suelo su estructura, que es esencial para el crecimiento saludable de las plantas.
Parte del carbono, compuesto principalmente por residuos vegetales y el carbono exudado por las raíces de las plantas, permanece en el suelo sólo de unos pocos días a unos pocos años. Los microbios pueden digerir fácilmente esta "reserva rápida" de carbono, por lo que emite una gran cantidad de dióxido de carbono. La "reserva lenta", en la que el carbono puede permanecer durante años o decenios, está compuesta por material vegetal procesado, residuos microbianos de la reserva rápida y moléculas de carbono que están protegidas de los microbios. Una tercera "piscina estable", compuesta de material orgánico descompuesto en humus y carbono del suelo que está bien protegido de los microbios, se encuentra por debajo de un metro de profundidad y puede retener el carbono durante siglos o milenios.
Los suelos pueden secuestrar más carbono
En un estudio realizado en 2017 se estimó que, con una mejor gestión, las tierras de cultivo mundiales tienen el potencial de almacenar 1,85 gigatoneladas de carbono adicionales cada año, tanto como el sector del transporte mundial emite anualmente. Además, algunos científicos creen que los suelos podrían seguir capturando carbono durante 20 a 40 años antes de saturarse.
La mayoría de los cultivos son anuales, por lo que después de la cosecha, los campos suelen quedar desnudos. Dejar residuos de cultivos en el suelo o plantar cultivos de cobertura que no se van a cosechar, como el trébol y las legumbres, puede compensar las pérdidas de carbono por la labranza al poner más carbono en el suelo.
La rotación de cultivos y el uso de diversos cultivos, especialmente los que tienen raíces más profundas, como los perennes, añaden una biomasa más variada al suelo (parte de la cual podría ser más resistente a la descomposición) y, por lo tanto, más carbono.
Cuando se reduce al mínimo la labranza, el carbono del suelo no se expone al oxígeno y los agregados del suelo permanecen intactos, protegiendo su carbono.
El pastoreo rotativo ayuda a mantener el carbono en el suelo al trasladar los rebaños a nuevos pastos después del pastoreo, permitiendo que los viejos vuelvan a crecer. Además, el carbono en forma de estiércol se esparce a su alrededor.
"Al restaurar el suelo con fuentes naturales de productos orgánicos que promueven a los microbios beneficiosos que mejoran el crecimiento de las plantas, éstas se desarrollarán y extraerán el carbono de la atmósfera", O. Roger Anderson, biólogo del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty del Instituto de la Tierra, explicó por correo electrónico. "Teóricamente las plantas crecerán a un ritmo más robusto, absorbiendo CO2 más rápidamente que las emisiones relativamente más bajas de CO2 que el metabolismo de los microbios produce en un ecosistema de suelo sano".
¿Cómo afectará el cambio climático a los suelos?
Dado que la temperatura y las precipitaciones afectan la distribución de la materia orgánica y la cantidad de carbono en los suelos, ¿cómo alterará el cambio climático estos depósitos de carbono?
Las nuevas investigaciones sugieren que, a medida que el calentamiento global continúa, los suelos liberarán más carbono del que se pensaba anteriormente. Estudios anteriores que calentaron los suelos de 5 a 20 cm de profundidad encontraron que el suelo liberaría de 9 a 12 por ciento más dióxido de carbono de lo normal. Pero los niveles más profundos del suelo contienen más del 50 por ciento del carbono global del suelo y después de calentar los suelos a 100 cm de profundidad, los científicos encontraron que 4˚ C de calentamiento podría resultar en que los suelos liberaran hasta un 37 por ciento más de dióxido de carbono de lo normal.
A medida que las crecientes cantidades de CO2 en la atmósfera estimulan el crecimiento de las plantas y la secreción de exudados de las raíces, los estudios indican que habrá más carbono para los microbios en la reserva rápida. Esto impulsará la descomposición microbiana y la respiración de CO2. Las secreciones añadidas de las raíces también podrían "preparar" a la comunidad microbiana para digerir la materia orgánica del suelo que de otra manera no estaría tan disponible. Algunos modelos sugieren que, a finales de este siglo, los suelos podrían pasar de ser un sumidero de carbono a una fuente de carbono debido al aumento de la respiración microbiana.
Además, la cantidad de carbono que emiten los microbios podría en realidad aumentar con el tiempo, intensificando aún más el calentamiento de la Tierra. Un estudio de 26 años de duración sobre el calentamiento de los suelos en un bosque de madera dura reveló que el calentamiento de las temperaturas podría provocar pulsos recurrentes de emisiones de dióxido de carbono de los suelos. Durante los primeros 10 años, a medida que los microbios de las parcelas calentadas descomponían el carbono y lo liberaban a la atmósfera, los niveles de CO2 se disparaban. Después, los niveles cayeron y permanecieron iguales a los de las parcelas no calentadas durante los siguientes ocho años. Luego, las emisiones de CO2 aumentaron de nuevo durante cinco años, seguidos de otra disminución. Los científicos llegaron a la conclusión de que la comunidad de microbios cambió a lo largo de los años. Después de que la primera ola de microbios que descompusieron el carbono fácilmente digerible se extinguió, evolucionó un nuevo conjunto de microbios que fueron capaces de descomponer el carbono más resistente que contiene más minerales o es de madera. La mayoría de los estudios sobre el calentamiento global sólo calculan el aumento inicial de las emisiones de carbono; esta investigación sugiere que los microbios evolucionarán, dando lugar a continuas pulsaciones de CO2 en la atmósfera. Sin embargo, los científicos todavía no saben cuánto carbono extra podría resultar o cuán rápido podría ser liberado.
No hay una bala de plata
Los científicos de la Universidad de California en Irvine piensan que los modelos pueden haber sobrestimado el potencial del suelo para secuestrar carbono en un 40 por ciento. Utilizando la datación por radiocarbono y los datos de 157 muestras de suelo, encontraron que la edad media del carbono del suelo es mucho más antigua que las estimaciones anteriores. El suelo podría tardar de cientos a miles de años en absorber grandes cantidades de carbono de la atmósfera. "El suelo será eventualmente un gran sumidero de carbono, pero no estará presente en el próximo siglo", dijo uno de los investigadores.
Estos estudios recientes sugieren que el almacenamiento de carbono en el suelo no es una solución milagrosa para el cambio climático. El continuo debate sobre su eficacia refleja lo complejo que es el sistema y la cantidad de investigación que aún queda por hacer.
"Debido a que el tamaño de la reserva [de carbono] es tan grande, hay mucho potencial allí", dijo Taylor. "Pero el hecho de que entendamos tan poco sobre lo que está pasando allí abajo significa que deberíamos decir 'oye, hay mucho potencial para que esa reserva nos ayude, pero también hay mucho potencial para que nos perjudique'". Hay mucho carbono en el suelo que es vulnerable a ser volatilizado a la atmósfera en las turberas [y el permafrost]. Y este podría exacerbar el cambio climático en el futuro".
En última instancia, la mejor manera de combatir el cambio climático es reducir nuestro consumo de combustibles fósiles y pasar a las fuentes de energía renovable, pero los científicos seguirán estudiando cómo el almacenamiento de carbono en el suelo podría ayudarnos en el camino. Mientras tanto, las prácticas agrícolas y de ordenación de la tierra que aumentan el carbono del suelo también proporcionan otros beneficios. Los suelos fértiles producen más alimentos, promueven la biodiversidad, retienen mejor la humedad y son menos susceptibles a la erosión, las inundaciones, la pérdida de nutrientes y la desertificación. Un mayor número de microbios en el suelo permite que las plantas desarrollen sistemas radiculares más profundos que les permiten tolerar mejor la sequía y ser más resistentes a las plagas. El aumento del carbono en los suelos mejora la calidad del suelo y del agua. Todos estos son efectos que ayudarán a la sociedad a alimentar a la creciente población mundial y a ser más resistente a los impactos del cambio climático.