En momentos en que los ojos del planeta están puestos en las discusiones sobre la preservación del medio ambiente y la emisión de gases de efecto invernadero, investigadores de la Embrapa, en São Carlos (SP), hacen un importante aporte en la detección de carbono en el suelo.
Los científicos concluyeron que la Espectroscopía de Fluorescencia Inducida por Láser (LIFS), una técnica fotónica, aplicada en sistemas de producción como el integrado cultivo-ganadería-bosque (ILPF), es capaz de evaluar con precisión, de forma limpia y rápida, el grado de Estabilidad química del carbono retenido en el suelo. El concepto de fotónica es bastante amplio y considera cualquier técnica que utilice o manipule fotones.
En el estudio, la técnica permitió detectar que el índice de humificación (formación de humus) de la materia orgánica del suelo (MOS) es 36% mayor en las capas más profundas del suelo en el sistema ILPF que en las áreas de bosque nativo, referentes considerados para la búsqueda. Tanto el stock de MOS como la biomasa arbórea aumentan bajo este sistema integrado y secuestran más carbono, lo que hace del modelo de cultivo, con diferentes combinaciones, una práctica sustentable y un fuerte aliado en la descarbonización de la agricultura brasileña.
El estudio puede ayudar a comprender los mecanismos de acumulación y estabilización de carbono en suelos tropicales. Sus resultados son relevantes para el inminente establecimiento del mercado global de créditos de carbono del suelo, con pagos directos a los productores rurales por servicios ambientales.
Una proyección de WayCarbon, consultora con enfoque exclusivo en sostenibilidad y cambio climático, junto con ICC Brasil, brazo local de la Cámara de Comercio Internacional, indica que el país podría generar entre 493 millones y 100 mil millones de dólares en créditos de carbono para 2030 .
El tema es una de las agendas de la 26ª Conferencia de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático, COP26, que se desarrolla hasta el 12 de noviembre en Glasgow, Escocia.
Esta es la primera vez que se utiliza la técnica de Espectroscopía de Fluorescencia Inducida por Láser (LIFS) para detectar el grado de humificación de la materia orgánica del suelo en sistemas integrados y con zanjas de hasta un metro de profundidad. Tradicionalmente, el grado de humificación de la MOS está determinado por procesos químicos costosos y que requieren mucho tiempo. Sólo en una fase posterior se analizan mediante técnicas espectroscópicas las sustancias húmicas extraídas del suelo.
La ventaja de LIFS es que no es necesario realizar extracciones químicas del suelo, basta con preparar una tableta y medirla. La técnica fotónica se ha destacado, por tanto, como una herramienta medioambientalmente sostenible, porque permite evaluar la calidad y estabilidad de la materia orgánica de forma más fácil y rápida que los métodos convencionales.
En el estudio, con experimentos de campo de larga duración, participaron investigadores de Embrapa Instrumentação (SP) y Embrapa Pecuária Sudeste (SP), además de la estudiante de posdoctorado en química Amanda Maria Tadini, becaria de la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo (Fapesp), que observó que el índice de humificación de la materia orgánica del suelo en ILPF es un 36% superior al de los bosques nativos.
La materia orgánica del suelo está compuesta por residuos vegetales y animales que contienen carbono en su estructura. En la superficie o incrustada en el suelo, la MOS tiene varias etapas de descomposición. El último y más estable es el humus, capaz de mejorar las condiciones físicas, químicas y biológicas del suelo, además de aportar nutrientes y mejorar su potencial productivo.
Debido a todos sus atributos, ya sea el ciclo de nutrientes, la retención de agua o el control térmico, la MOS se considera un indicador importante de la fertilidad del suelo y juega un papel fundamental en la sostenibilidad de los sistemas agrícolas. Así, las diferentes prácticas de manejo adoptadas en la agricultura influyen directamente en las reservas de carbono, las cuales pueden reducirse, mantenerse o aumentarse en relación con la vegetación nativa.
Para Tadini, que fue supervisado por el investigador de Embrapa Instrumentação Ladislau Martin Neto (foto arriba), conocer la composición química y molecular de la MOS y el carbono presente en su estructura puede permitir la mejora de técnicas agrícolas más sostenibles y con menor impacto en las propiedades de la suelo.
“Los estudios que evalúan las características estructurales de la materia orgánica también son fundamentales para comprender el ciclo de los nutrientes y su deposición en el suelo”, dice el doctor con doble licenciatura en Química Analítica e Inorgánica por la Universidad de São Paulo (USP) y la Universidad de Toulon (Francia).
En 2019, Tadini también completó una beca postdoctoral de un año en la Universidad Old Dominion, Norfolk, Virginia (EE. UU.), donde adquirió experiencia en varias técnicas analíticas avanzadas para ayudar en la caracterización detallada de MOS en sistemas integrados.
La investigación, realizada con apoyo financiero de la Fapesp, tuvo como objetivo analizar el índice de humificación del SOM en diferentes sistemas.
En el experimento de campo, Amanda Tadini evaluó el grado de humificación de la integración cultivo-ganadería-bosque (ILPF), integración cultivo-ganadería (ILP), integración ganadería-bosque (IPF), además de comparar los resultados con áreas de referencia, intensivos. pasto, pasto extensivo y bosque nativo (FN).
El estudio planteó la hipótesis de que la materia orgánica del suelo preservaba una mayor cantidad de formas químicas estables -mayor vida útil en el suelo-, como cadenas aromáticas que conducen a la estabilización del carbono y su acumulación en capas más profundas, entre 40 y 100 cm, en la producción integrada. que en áreas de vegetación nativa. Una de las conclusiones del estudio confirmó esta hipótesis inicial.
“Luego utilizamos LIFS y descubrimos que esta espectroscopia es una técnica eficaz para evaluar el índice de humificación de MOS en muestras prácticamente intactas en diferentes sistemas agrícolas. En todos ellos la humificación de la MOS fue mayor en las capas más profundas en comparación con el bosque nativo”, observó el investigador.
El físico Ladislau Martin Neto dice que el sistema ILPF, con diferentes combinaciones, se destaca principalmente en la agricultura baja en carbono en Brasil, ya que bajo este modelo el suelo puede secuestrar más carbono en forma de MOS.
“Estos sistemas son un sumidero de carbono esencial, ayudando en estrategias de mitigación para reducir la emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI)”, afirma el investigador, expresidente de la Sociedad Internacional de Sustancias Húmicas (IHSS, sus siglas en inglés).
Martín Neto también dice que en las regiones tropicales, por ejemplo, las características químicas de la MOS bajo manejo de conservación del suelo, como la siembra directa y el ILPF, todavía rara vez se evalúan con más detalle.
El estudio también permitió identificar, de forma sin precedentes, una correlación positiva entre el grado de humificación de la materia orgánica del suelo, detectado por LIFS, y la capacidad de intercambio catiónico de los suelos (un importante indicador de la fertilidad del suelo) de todos los sistemas integrados. , confirmando la mejora en la estabilidad química de los compuestos de materia orgánica a mayores profundidades.
“Comprender el comportamiento de la MOS en estos suelos agrícolas, predominantemente brasileños, puede representar una herramienta esencial para comprender mejor la dinámica del carbono en el suelo”, dice Martín Neto. Según él, en las regiones tropicales, la dinámica de la materia orgánica del suelo y la importancia de la reactividad se magnifican y generan algunos desafíos específicos.
Por su parte, el investigador de Embrapa Pecuária Sudeste, José Pezzopane, afirma que áreas agrícolas como sistemas integrados presentan una producción anual de biomasa relevante, con cantidades significativamente mayores de residuos por encima y por debajo del suelo que un bosque nativo. “Esto lo observamos especialmente en áreas con restricciones en las condiciones químicas y la fertilidad de los suelos originales, en las regiones del Cerrado o en las zonas de transición Mata Atlántica/Cerrado, como en el caso del experimento de campo realizado”.
El investigador de Embrapa Pecuária Sudeste, Alberto Bernardi, especialista en fertilidad de suelos, refuerza que los estudios, después de cinco años de implementación del sistema ILPF, arrojaron resultados muy interesantes.
“Los trabajos realizados en Embrapa Pecuária Sudeste ya demostraron que la cantidad de carbono era mayor en los suelos de los sistemas integrados. Sin embargo, este estudio permitió demostrar mejor la dinámica de la materia orgánica y determinar las razones por las que estos sistemas acumulan más carbono y por qué el elemento químico permanece por más tiempo en el suelo. A través de métodos sofisticados, la investigación demuestra materia orgánica de mayor calidad y estabilidad, garantizando ventajas ambientales de los sistemas integrados”, destaca Bernardi, quien también es coordinador de la Red de Sistemas Integrados Cultivo-Ganadero de la Global Gas Research Alliance del Efecto Invernadero en Agricultura. (Alianza Global de Investigación en Inglés, GRA) y la Comisión de Fertilidad del Suelo y Nutrición Vegetal de la Sociedad Brasileña de Ciencias del Suelo (SBCS)
El investigador cree que la razón principal de los resultados es la altísima producción de biomasa. “Cuanto más materia orgánica hay en el suelo, más eficiente es biológica y químicamente y también físicamente más estructurado. La materia orgánica es la clave para el buen funcionamiento del suelo, permitiendo mayor productividad, recarga de acuíferos, carbono y biodiversidad”, explica Bernardi.
Además, recuerda que son importantes las buenas prácticas de gestión, como la aplicación de encalados y fertilizantes y la adopción de plantaciones directas, evitando procesos de erosión y permitiendo un aumento del contenido de MOS respecto, por ejemplo, a las zonas de labranza convencional.
Martín Neto, co-coordinador del Grupo de Investigación en Tierras Agrícolas de la Alianza Global para la Investigación sobre Gases de Efecto Invernadero en la Agricultura desde febrero de 2012, añade también que la posibilidad de aumentar el contenido de materia orgánica en el suelo y, en consecuencia, secuestrar carbono es una de las las importantes estrategias globales para descarbonizar la economía.
“También es importante para el establecimiento del mercado global de créditos de carbono del suelo. A finales de septiembre, la tonelada de CO2 equivalente secuestrada alcanzó valores en torno a los 70,00 dólares, un aumento del 90% desde enero de este año, según datos de la institución europea Ember”, recuerda el investigador.
Para Alberto Bernardi, ILPF es una tendencia y las investigaciones indican formas para que los productores vendan créditos de carbono en el futuro.
Los sistemas de integración de Embrapa Pecuária Sudeste, donde se realizaron los estudios, se mantienen con el apoyo de la Red ILPF.
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