Un nuovo metodo promette stime accurate ed efficienti del carbonio nel suolo

Jul 05, 2023

Il suolo terrestre contiene grandi riserve di carbonio, addirittura più di quello presente nell'atmosfera. Una parte significativa di questo carbonio nel suolo è in forma organica (carbonio legato al carbonio), chiamato carbonio organico nel suolo (SOC). Tuttavia, storicamente, il SOC è stato notevolmente ridotto dall’attività agricola, rilasciando quel carbonio nell’atmosfera sotto forma di anidride carbonica, contribuendo al cambiamento climatico.

Per monitorare e gestire in modo sostenibile gli stock di SOC nell’ambito dell’uso dei terreni agricoli, è essenziale un modo accurato per misurare il SOC. Tuttavia, gli attuali metodi per stimare accuratamente il SOC richiedono risorse e costi elevati.Nel loro nuovo studio, pubblicato su Geoderma, i ricercatori dell'Agroecosystem Sustainability Center (ASC) hanno testato un nuovo metodo di campionamento nella speranza di migliorare la capacità di stimare gli stock di SOC.

La precedente ricerca del team suggeriva che le informazioni spaziali facilmente disponibili nei database pubblici potrebbero migliorare l'efficienza del campionamento SOC nei campi agricoli. Questo studio, condotto da Eric Potash di ASC, ricercatore presso il Dipartimento di risorse naturali e scienze ambientali (NRES) presso l'Università dell'Illinois (U of I) Urbana-Champaign, ha testato questa ipotesi in otto campi in Illinois e Nebraska.

Misurare il SOC è impegnativo a causa della sua variabilità. Lo stock SOC in due posizioni a pochi metri di distanza l'una dall'altra può differire in modo significativo. Ciò significa che è necessario campionare molte località per stimare lo stock totale di SOC, il che si traduce in molto lavoro in laboratorio e sul campo.

"Studi precedenti, incluso uno che abbiamo fatto un anno fa, hanno proposto modi per ridurre il numero di campioni necessari", ha detto Potash. “Ma non si sapeva quanto fossero più efficienti questi metodi. Abbiamo messo alla prova questi metodi utilizzando un nuovo set di dati di alta qualità messo insieme dal nostro team di ricerca”.

Il team ha scoperto che le scorte di SOC nei campi agricoli possono essere misurate in modo più efficiente utilizzando un metodo chiamato campionamento doppiamente bilanciato, che tiene conto delle informazioni ausiliarie disponibili nelle mappe altimetriche, nelle immagini satellitari e nelle indagini precedenti. Il campionamento doppiamente bilanciato è una strategia moderna che migliora il metodo classico del campionamento stratificato selezionando luoghi più rappresentativi del campo in termini di informazioni ausiliarie.

"Quantificare lo stock di carbonio nel suolo attraverso il campionamento del suolo è un compito difficile e costoso, ma il nostro approccio è risultato in grado di ridurre il numero di campioni di suolo necessari di un promettente 30%", ha affermato Kaiyu Guan, responsabile del progetto e coautore, direttore fondatore di ASC e professore associato NRES. “Crediamo che questo sia un progresso significativo per migliorare l’efficienza del campionamento del suolo e dovrebbe essere promosso nelle pratiche future da sviluppatori o ricercatori di progetti sul carbonio”.

Il lavoro è reso possibile da campioni di terreno unici sul campo e ad alta risoluzione raccolti da scienziati di diversi progetti.

"Sono lieto che il nostro duro lavoro e la raccolta dei dati di campionamento del suolo consentano lo sviluppo di questo approccio", ha affermato DoKyoung Lee, un altro coautore e professore di scienze delle colture presso l'U of I.

Il team ha reso pubblici i propri metodi e dati in modo che la comunità scientifica possa trarne vantaggio e collaborare, migliorando ulteriormente la comprensione del SOC.

"Sono particolarmente entusiasta del fatto che condividiamo pubblicamente i dati di questo studio", ha affermato Potash. “Spero che ciò favorirà una maggiore collaborazione per accelerare i progressi nella ricerca sul carbonio nel suolo”.

Oltre a Potash, Guan e Lee, i coautori di questa pubblicazione includono Andrew Margenot, professore associato di Crop Sciences e direttore associato di ASC; Arvid Boe, professore di agronomia, orticoltura e scienze vegetali presso la South Dakota State University; Michael Douglass, tecnico ricercatore di ASC e Crop Sciences; Emily Heaton, professoressa di scienze delle colture; Chunhwa Jang, ricercatore post-dottorato in Crop Sciences; Virginia Jin, scienziata dell'USDA-ARS Research Soil presso l'Università del Nebraska; Nan Li, ricercatrice post-dottorato ASC e Crop Sciences; Rob Mitchell, agronomo ricercatore dell'USDA e professore aggiunto di agronomia presso l'Università del Nebraska; Nictor Namoi, ASC e assistente di ricerca laureato in Scienze delle colture; Marty Schmer, agronomo ricercatore USDA-ARS presso l'Università del Nebraska; Sheng Wang, professore assistente di ricerca ASC e NRES; e Colleen Zumpf, specialista in bioenergia e servizi ecosistemici presso l'Argonne National Laboratory.