Los suelos podrían liberar mucho más dióxido de carbono (CO2) de lo esperado en la atmósfera a medida que el clima se calienta, según alerta una nueva investigación realizada por científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de Estados Unidos. Sus hallazgos se basan en un experimento de campo que exploró qué sucede con el carbono orgánico atrapado en el suelo cuando se calientan todas las capas del suelo, que en este caso se extienden a una profundidad de 100 centímetros.

Los científicos descubrieron que el calentamiento tanto de la superficie como de capas más profundas del suelo en tres parcelas experimentales incrementó la liberación anual de CO2 de las parcelas entre un 34 y un 37% en comparación con el suelo no calentado. Gran parte del CO2 se originó a partir de capas más profundas, lo que indica que las reservas más profundas de carbono son más sensibles al calentamiento de lo que se pensaba anteriormente.

Los resultados, que se detallan en la edición digital de este jueves de Science, arrojan luz sobre una cuestión que es potencialmente una gran fuente de incertidumbre en las proyecciones climáticas. El carbono orgánico del suelo tiene tres veces más carbono que la atmósfera de la Tierra y se espera que el calentamiento eleve la tasa a la cual los microbios descomponen el carbono orgánico del suelo, liberando más CO2 a la atmósfera y contribuyendo al cambio climático.

Estratos terrestres con más del 50% del carbono del planeta

Pero, hasta ahora, la mayoría de los experimentos de calentamiento del suelo basados en el campo sólo se concentraron en entre los cinco a 20 centímetros superiores del suelo, lo que deja un montón de carbono sin contar. Los expertos estiman que los suelos por debajo de los 20 centímetros de profundidad contienen más del 50% del almacenamiento de carbono orgánico del suelo del planeta. Las grandes preguntas son: hasta qué punto las capas más profundas del suelo responden al calentamiento y qué significa esto para la liberación de CO2 en la atmósfera.

"Encontramos que la respuesta es bastante significativa", dice la codirectora de la investigación Caitlin Hicks Pries, científica postdoctoral en la División de Clima y Ciencias del Ecosistema del Laboratorio de Berkeley. Ella dirigió la investigación con la autora Margaret Torn, y Christina Castahna y Rachel Porras, también investigadoras del laboratorio de Berkeley.

"Si nuestros hallazgos se aplican a suelos alrededor del globo que son similares a lo que estudiamos, es decir, suelos no congelados o saturados, nuestros cálculos sugieren que para el año 2100 el calentamiento de capas más profundas del suelo podría causar una liberación de carbono a la atmósfera a una tasa que es significativamente más alta que la de hoy, tal vez hasta el 30% de las emisiones anuales de carbono causadas por el ser humano, dependiendo de los supuestos en los que se basa la estimación", agrega Hicks Pries.

Calentamiento de las capas del suelo más profundas

La necesidad de entender mejor la respuesta de todas las profundidades del suelo al calentamiento se pone de manifiesto por las proyecciones de que, durante el próximo siglo, los suelos más profundos se calentarán aproximadamente a la misma velocidad que los suelos superficiales y el aire. Además, las simulaciones del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático sobre la temperatura media global del suelo, utilizando un escenario como es habitual en el que las emisiones de carbono aumentan en las próximas décadas, predicen que el suelo se calentará 4 ° Celsius para 2100.

Para estudiar los impactos potenciales de este escenario, los científicos de Berkeley Lab fueron pioneros en una instalación experimental innovadora en la Estación de Investigación Forestal Blodgett de la Universidad de California, ubicada en las estribaciones de las montañas de Sierra Nevada, en California, Estados Unidos. El suelo de la estación de investigación es representativo de los suelos forestales templados, que a su vez representan alrededor del 13,5% de la superficie del suelo en todo el mundo.

Experimento de campo

Los científicos construyeron su experimento alrededor de seis parcelas de tierra que miden tres metros de diámetro. El perímetro de cada parcela fue rodeado con 22 cables calefactores que fueron verticalmente hundidos más de dos metros bajo tierra. De esta forma, se calentaron tres de las parcelas 4° Celsius durante más de dos años, dejando las otras tres parcelas sin calefacción para servir como controles.

Los autores monitorearon la respiración del suelo de tres maneras diferentes a lo largo del experimento. Cada parcela tenía una cámara automatizada que mide el flujo de carbono en la superficie cada media hora y, además, un día cada mes, Hicks Pries y el equipo midieron los flujos de carbono superficial en siete ubicaciones diferentes en cada parcela.

Un tercer método analizó el terreno subterráneo más importante. Se instaló un conjunto de "pajitas" de acero inoxidable debajo de la superficie en cada parcela que empleó el equipo para medir las concentraciones de CO2 una vez al mes a cinco profundidades entre 15 y 90 centímetros. Al conocer estas concentraciones de CO2 y otras propiedades del suelo, se podría modelar el grado en que cada profundidad contribuyó a la cantidad de CO2 liberado en la superficie.

Los científicos descubrieron que el 40% de entre el 34 al 37% del aumento de CO2 liberado en las tres parcelas calentadas se debió al CO2 procedente de profundidades por debajo de los 15 centímetros. Los autores dicen que estos hallazgos sugieren que el grado en que el carbono orgánico del suelo influye en el cambio climático puede estar subestimado actualmente.

"Hay una suposición de que el carbono en el subsuelo es más estable y no tan sensible al calentamiento como en la capa superficial, pero hemos aprendido que eso no es así", dice Torn. "Las capas de suelo más profundas contienen mucho carbono y nuestro trabajo indica que es un componente clave que falta en nuestra comprensión de la potencial retroalimentación de los suelos al clima del planeta", concluye.