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Os micróbios são de longe o fator mais importante na determinação de quanto carbono é armazenado no solo, de acordo com um novo estudo com implicações para mitigar as mudanças climáticas e melhorar a saúde do solo para agricultura e produção de alimentos.
A pesquisa é a primeira a medir a importância relativa dos processos microbianos no ciclo do carbono do solo. Os autores do estudo descobriram que o papel que os micróbios desempenham no armazenamento de carbono no solo é pelo menos quatro vezes mais importante do que qualquer outro processo, incluindo a decomposição de biomatéria.
Essa é uma informação importante: os solos da Terra contêm três vezes mais carbono do que a atmosfera, criando um sumidouro de carbono vital na luta contra a mudança climática.
O estudo “Microbial Carbon Use Efficiency Promotes Global Soil Carbon Storage”, publicado em 24 de maio na Naturezadescreve uma nova abordagem para entender melhor a dinâmica do carbono do solo, combinando um modelo microbiano de computador com assimilação de dados e aprendizado de máquina, para analisar grandes dados relacionados ao ciclo do carbono.
O método mediu a eficiência do uso de carbono microbiano, que informa quanto carbono foi usado por micróbios para crescimento versus quanto foi usado para metabolismo. Quando usado para o crescimento, o carbono é sequestrado por micróbios nas células e, finalmente, no solo, e quando usado para o metabolismo, o carbono é liberado como um produto secundário no ar como dióxido de carbono, onde atua como um gás de efeito estufa. Em última análise, o crescimento de micróbios é mais importante do que o metabolismo na determinação de quanto carbono é armazenado no solo.
“Este trabalho revela que a eficiência do uso de carbono microbiano é mais importante do que qualquer outro fator na determinação do armazenamento de carbono no solo”, disse Yiqi Luo, o professor Liberty Hyde Bailey da Escola de Ciências Integrativas de Plantas da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida, e o autor sênior do artigo.
Os novos insights apontam os pesquisadores agrícolas para o estudo de práticas de manejo agrícola que podem influenciar a eficiência do uso de carbono microbiano para melhorar a saúde do solo, o que também ajuda a garantir maior segurança alimentar. Estudos futuros podem investigar etapas para aumentar o sequestro geral de carbono do solo por micróbios. Os pesquisadores também podem estudar como diferentes tipos de micróbios e substratos (como os ricos em açúcares) podem influenciar o armazenamento de carbono no solo.
A dinâmica do carbono no solo tem sido estudada nos últimos dois séculos, mas esses estudos se preocupam principalmente com a quantidade de carbono que entra no solo a partir da serapilheira e das raízes, e quanto é perdido para o ar na forma de CO2 quando a matéria orgânica se decompõe.
“Mas somos o primeiro grupo que pode avaliar a importância relativa dos processos microbianos em relação a outros processos”, disse Luo.
Em um exemplo de agricultura digital de ponta, Luo e seus colegas fizeram uma descoberta e desenvolveram um método para integrar big data em um modelo de computador do sistema terrestre usando assimilação de dados e aprendizado de máquina.
O modelo revelou que a eficiência geral do uso de carbono das colônias de micróbios era pelo menos quatro vezes mais importante do que qualquer um dos outros componentes avaliados, incluindo decomposição e entradas de carbono.
O novo modelo baseado em processo, abordagem de aprendizado de máquina, que possibilitou esse resultado pela primeira vez, abre a possibilidade de aplicar o método para analisar outros tipos de conjuntos de big data.
Feng Tao, pesquisador da Universidade de Tsinghua, em Pequim, é o primeiro autor do artigo. Xiaomeng Huang, professor da Universidade de Tsinghua, é autor correspondente, juntamente com Luo. Benjamin Houlton, Ronald P. Lynch Reitor da CALS e professor nos departamentos de Ecologia e Biologia Evolutiva e de Desenvolvimento Global; e Johannes Lehmann, o professor Liberty Hyde Bailey na Seção de Ciências do Solo e Cultivo da Escola de Ciência Vegetal Integrativa em CALS, são ambos co-autores.
O estudo foi financiado pela National Science Foundation, o National Key Research and Development Program of China e a National Natural Science Foundation of China, entre outros.
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