El aumento de las lluvias extremas está agotando el carbono del suelo: el estrés climático cambiará la agricultura
La descomposición del carbono orgánico del suelo se ve influenciada por las lluvias, esta humedad regula el balance global de carbono del suelo. El estrés climático actual llevará a profundos cambios en la agricultura.
El compartimento edáfico (del suelo), constituye uno de los reservorios de carbono más significativos y dinámicos del sistema Tierra, desempeñando un papel crítico en la regulación de la composición química de la atmósfera.
En las ciencias de la atmósfera solemos mirar al cielo, pero el balance radiactivo de la Tierra se decide en gran medida en el suelo, y este un reservorio crítico de carbono. Dependiendo de las condiciones, el suelo decide si retiene ese carbono o si lo devuelve a la atmósfera en forma de CO2.
Este reservorio de carbono en el suelo es extremadamente sensible a la variabilidad meteorológica. Se ha observado que los regímenes de precipitación son el principal forzante externo que regula la respiración del suelo. Un cambio en los patrones de precipitación puede transformar un sumidero de carbono en una fuente de emisión de gases de efecto invernadero (GEI), alterando directamente la composición química de nuestra atmósfera.
El cambio climático se evidencia con un rápido cambio en los patrones de lluvias alrededor del mundo. Un grupo de investigación dirigido por Yue Pan, de la Universidad Agrícola de Shenyang, estudió el suelo del noreste de China para responder preguntas claves sobre cómo podría modificarse la agricultura debido a la amenaza de la crisis climática por cambios en el reservorio de carbono en el suelo.
Por eso, este equipo llevó a cabo una investigación que se centra en caracterizar las respuestas biogeoquímicas de estos ecosistemas ante la variabilidad intermitente de la humedad, proporcionando datos fundamentales para el desarrollo de modelos predictivos sobre el ciclo del carbono en regiones templadas bajo escenarios de cambio climático.
Los cambios en los patrones de lluvia expone el carbono del suelo
El carbono orgánico del suelo permanece protegido dentro de pequeños agregados, y la humedad estable los mantiene intactos. Las fuertes oscilaciones entre la humedad y la sequía provocan que las partículas del suelo se expandan y contraigan repetidamente.
Este movimiento agrieta los agregados y expone el carbono que los microbios pueden utilizar fácilmente como alimento. Los resultados de laboratorio mostraron una descomposición más rápida del carbono con cambios de humedad.
Incluso las fluctuaciones leves aumentaron la pérdida de carbono. Tras secarse el suelo y recibir agua de nuevo, los microbios liberaron una fuerte explosión de dióxido de carbono. Estas explosiones se debilitaron con el tiempo a medida que el suelo experimentaba ciclos repetidos. A esto se lo conoce como el efecto “pulso”, cuando el suelo seco limita el movimiento microbiano y ralentiza su actividad.
Cuando se rehumecta el suelo se restauran repentinamente las películas de agua, el flujo de oxígeno y el acceso a la materia orgánica. De esta manera los microbios responden rápidamente y liberan la energía almacenada en forma de dióxido de carbono.
Los microbios del suelo reaccionan al estrés hídrico
La mayoría de los procesos del carbono en el suelo son regulados por los microbios. Cuando cambia la humedad se alteran las estrategias de supervivencia de la vida microbiana. Por otro lado, durante los períodos más secos, estos microbios se enfrentan a la deshidratación y al estrés salino. La rehumectación del suelo puede causar daño celular y liberar nutrientes al suelo.
Las mediciones de este grupo de científicos, mediante ácidos grasos fosfolipídicos, que actúan como marcadores químicos, muestra una fuerte activación microbiana bajo estrés. La estructura de la comunidad también cambió. Las bacterias con paredes celulares gruesas se volvieron más comunes, y toleran la desecación y el estrés osmótico mejor que otros grupos.
Las bacterias grampositivas aumentaron en comparación con las gramnegativas bajo condiciones de humedad variables. Estos cambios influyen en la circulación del carbono a través del suelo. Los hongos respondieron de forma diferente. El crecimiento fúngico disminuyó ante fuertes fluctuaciones de humedad.
Los resultados destacan la estrecha relación entre la estructura física del suelo y el comportamiento microbiano. Las fluctuaciones de humedad debilitan los agregados.
El biocarbón suaviza los choques de humedad
El biocarbón se obtiene calentando residuos de cultivos, como la paja de maíz (rastrojo de maíz), en condiciones de bajo oxígeno. Los agricultores suelen utilizarlo para mejorar la estructura del suelo y almacenar carbono.
En pruebas de laboratorio, el biocarbón de paja de maíz (rastrojo de maíz) no detuvo por completo la degradación del carbono. En cambio, mejoró la resistencia del suelo al estrés hídrico.
El biocarbón aumentó los agregados grandes del suelo en un 19 %. Las partículas finas de arcilla se redujeron aproximadamente un 23 %. Los agregados más grandes protegen el carbono al limitar el acceso microbiano.
El biocarbón también retiene el carbono orgánico disuelto en las superficies. Esta unión reduce el carbono libre disponible para su rápido uso por los microbios. El calcio y el magnesio presentes en las superficies de biocarbón ayudan a unir las partículas del suelo, fortaleciendo su estructura.
Los microbios y su buena relación con el biocarbón
La integración de biocarbón en el suelo redefine drásticamente el equilibrio microbiológico, limitando la proliferación de hongos debido a su naturaleza alcalina y favoreciendo el auge de bacterias resilientes.
En este nuevo entorno, los actinomicetos emergen como protagonistas al tolerar las fluctuaciones de humedad y procesar fuentes de carbono complejas, transformando un ecosistema antes vulnerable en uno altamente especializado y resistente al estrés.
Esta transición hacia comunidades microbianas más eficientes optimiza el aprovechamiento del carbono, el cual se destina al crecimiento celular en lugar de perderse como CO2 por estrés metabólico.
Como resultado, la biomasa microbiana actúa como un sumidero biológico más efectivo, ralentizando la degradación de la materia orgánica y fortaleciendo la capacidad del suelo para secuestrar carbono a largo plazo.
La arquitectura del suelo como escudo del carbono
La estabilidad del carbono edáfico está intrínsecamente ligada a la arquitectura física del suelo. Cuando los agregados terrestres se desintegran, exponen fracciones de carbono lábil que las poblaciones microbianas consumen de forma acelerada, transformando la pérdida de estructura en una fuga directa de recursos hacia la atmósfera.
Para mitigar este fenómeno, es vital gestionar la biología y la geología como un sistema unificado y no como elementos aislados. El biocarbón actúa aquí como un estabilizador clave, reforzando la unión de las partículas del suelo y moderando las respuestas de estrés microbiano que, de otro modo, dispararían la liberación de gases.
El futuro de la agricultura
Los hallazgos actuales enfrentan el desafío de la transición del laboratorio al campo. Mientras que los modelos controlados ofrecen precisión, los ecosistemas reales introducen variables críticas como: los exudados radiculares y ciclos térmicos naturales que moldean activamente la estructura y el apetito de los microorganismos.
Al perfeccionar las tasas de aplicación de biocarbón en cultivos reales, la ciencia busca proporcionar estrategias robustas que protejan el secuestro de carbono y aseguren la resiliencia de las cosechas a nivel global.
Referencia de la noticia
Yue Pan, et al. "Soil organic carbon decomposition in response to moisture, microbial communities, and biochar addition in Alfisols". Springer Nature. Enero (2026).