El biocarbón no es bueno: desplaza los microbios del suelo que fijan el dióxido de carbono en las tierras agrícolas

Los suelos almacenan carbono no sólo de los residuos vegetales, sino también a través de procesos microbianos que convierten el dióxido de carbono atmosférico en materia orgánica, lo que influye tanto en la regulación del clima como en la productividad de los cultivos.

Un estudio publicado en la revista Biochar examinó cómo los microbios autótrofos que utilizan el ciclo de Calvin para fijar el dióxido de carbono responden al biocarbón en arrozales inundados y cultivos de secano bien aireados en China. Los investigadores rastrearon dos genes funcionales, cbbL y cbbM, que codifican formas de la enzima RubisCO, que cataliza la fijación biológica del carbono.

"Nuestros resultados muestran que los suelos de los arrozales, especialmente alrededor de las raíces de las plantas, son focos de fijación microbiana de carbono", afirmó el autor correspondiente Xiaomin Zhu. "Estos microbios capturan activamente dióxido de carbono de maneras que se han ignorado en gran medida en la investigación sobre el carbono del suelo".

Mediante experimentos de campo, análisis moleculares, ensayos de actividad enzimática y secuenciación de la comunidad microbiana, el equipo descubrió que los microbios portadores de cbbL dominaban la fijación de carbono en ambos tipos de suelo, pero eran mucho más activos en los suelos de arroz. Las condiciones de inundación, los cambios en los estados redox y los exudados ricos en carbono de las raíces del arroz crearon microambientes favorables para estos microbios autótrofos.

La rizosfera, la estrecha zona del suelo que rodea las raíces, mostró una actividad de RubisCO consistentemente mayor que la del suelo en los arrozales, lo que indica que las comunidades microbianas asociadas a las raíces amplifican la asimilación del carbono del suelo. Esto destaca los micrositios con influencia radicular como importantes contribuyentes al ciclo del carbono en los sistemas arroceros.

El biocarbón, producido mediante el calentamiento de residuos de cultivos en condiciones de bajo oxígeno, no solo impulsó la fijación de carbono de manera uniforme, sino que reformó las comunidades microbianas. En suelos de arrozales, el biocarbón redujo la abundancia de microbios portadores del gen cbbM, que, aunque menos común, se asocia con una alta actividad de RubisCO en ambientes con bajo oxígeno.

"El biocarbón no solo añade carbono al suelo", explicó Zhu. "Altera los microbios activos y la forma en que el carbono fluye a través del sistema edáfico. Esto puede generar compensaciones entre las diferentes vías microbianas de fijación de carbono".

El estudio identificó conexiones entre la fijación microbiana de carbono y el ciclo del nitrógeno, donde las formas de nitrógeno del suelo, las condiciones redox y la actividad enzimática actúan como reguladores principales de la prevalencia de los grupos microbianos. En los suelos de arrozales, el nitrógeno inorgánico y el potencial redox regularon la fijación autótrofa de carbono, mientras que en los suelos de tierras altas, la biomasa microbiana y los depósitos lábiles de carbono y nitrógeno fueron más influyentes.

La fijación microbiana del carbono se relacionó con otros procesos biogeoquímicos, como la reducción del nitrógeno, el ciclo del hierro, el metabolismo del metano y la desintoxicación del arsénico. Estas asociaciones indican que los microbios autótrofos contribuyen no solo al almacenamiento de carbono, sino también a la función general del suelo y a la dinámica de los contaminantes.

"Estos microbios se encuentran en la encrucijada de muchos ciclos de nutrientes", afirmó Zhu. "Gestionar los suelos para sustentarlos podría brindar múltiples beneficios, desde la mitigación del cambio climático hasta una mejor salud del suelo y la resiliencia de los cultivos".

Los hallazgos indican que las estrategias para aumentar el secuestro de carbono en el suelo deberían incorporar vías microbianas que operen independientemente de los aportes directos de carbono de las plantas. El biocarbón sigue siendo una herramienta para la agricultura climáticamente responsable, pero sus efectos dependen en gran medida del tipo de suelo, la gestión del agua y el estado nutricional.

Al aclarar cómo el biocarbón y los sistemas agrícolas contrastantes dan forma a las comunidades microbianas autótrofas y a la fijación de carbono basada en el ciclo de Calvin, el estudio proporciona orientación para la gestión de los suelos agrícolas para el almacenamiento de carbono a largo plazo y múltiples servicios ecosistémicos.

Referencia

Jiang, H., et al. Calvin cycle driven autotrophic CO2-fixation traits and autotrophic microbial communities in paddy (Anthrosol) and upland (Vertisol) soils: rhizosphere effects and impacts of biochar. Biochar 7, 118 (2025). https://doi.org/10.1007/s42773-025-00538-z