Uma simples mudança de água poderia transformar as terras agrícolas do Ártico num sumidouro de carbono

Esse equilíbrio muda quando as turfeiras são drenadas para a agricultura. A redução do lençol freático permite que o oxigênio entre no solo, acelerando a atividade microbiana. À medida que os micróbios decompõem a matéria vegetal anteriormente preservada, o carbono armazenado durante séculos é libertado na atmosfera sob a forma de dióxido de carbono (CO).₂).

As turfeiras do norte permanecem pouco estudadas

Grandes áreas de turfeiras em toda a Europa e na região nórdica foram drenadas desde 1600. Os cientistas examinaram atentamente como a drenagem e as alterações nos níveis da água afectam as emissões de gases com efeito de estufa em muitas destas regiões.

Muito menos se sabe sobre as turfeiras mais setentrionais utilizadas para a agricultura. Essas áreas apresentam temperaturas frias, estações de cultivo curtas e luz solar prolongada durante os meses de verão.

“A partir de estudos em regiões mais quentes, sabemos que o aumento do nível das águas subterrâneas em turfeiras drenadas e cultivadas reduz frequentemente o CO₂ emissões, porque a turfa se decompõe mais lentamente”, explica o pesquisador do NIBIO, Junbin Zhao.

“Ao mesmo tempo, condições mais úmidas e com baixo teor de oxigênio podem aumentar o metano, uma vez que os micróbios que produzem metano prosperam quando quase não há oxigênio no solo.”

O óxido nitroso também pode aumentar sob certas condições de umidade. Quando o solo está úmido, mas não completamente encharcado, a degradação do nitrogênio pode parar no meio do caminho, produzindo óxido nitroso em vez de gás nitrogênio inofensivo.

“Como cada gás de efeito estufa reage de maneira diferente às mudanças no nível da água, um gás pode diminuir enquanto outro sobe. É por isso que é importante observar o equilíbrio geral dos gases”, diz Zhao.

“Precisamos medir o CO₂metano e óxido nitroso ao mesmo tempo e durante toda a temporada para compreender o efeito líquido real nas áreas agrícolas mais ao norte.”

Estudo de campo do Ártico de dois anos no norte da Noruega

Para responder a estas perguntas, Zhao e os seus colegas realizaram um estudo de campo de dois anos em 2022 e 2023 na estação de investigação Svanhovd do NIBIO, no Vale Pasvik, no norte da Noruega. Câmaras automatizadas rastrearam CO₂emissões de metano e óxido nitroso várias vezes por dia durante a estação de cultivo.

“A experiência incluiu cinco parcelas que, em conjunto, reflectiam condições de gestão típicas encontradas num campo agrícola drenado – com diferentes níveis de água subterrânea, diferentes quantidades de fertilizantes e diferentes números de colheitas por época”, explica Zhao.

A equipe se concentrou em três questões principais:

• A elevação do nível das águas subterrâneas pode tornar uma turfa cultivada no Ártico quase neutra para o clima?
• O nível da água afeta o CO do solo₂ emissões mais do que afeta o CO da planta₂ absorção?
• Como é que a fertilização e a colheita influenciam o equilíbrio climático total?

Níveis mais elevados de águas subterrâneas reduzem CO₂ Emissões

Quando a turfa de Pasvik foi fortemente drenada, libertou grandes quantidades de CO₂comparável às turfeiras cultivadas mais ao sul. Mas quando os investigadores elevaram as águas subterrâneas para entre 25 e 50 cm abaixo da superfície, as emissões caíram drasticamente.

“Nesses níveis de água mais elevados, as emissões de metano e óxido nitroso também eram baixas, proporcionando um equilíbrio geral de gases muito melhor. Sob tais condições, o campo até absorveu um pouco mais de CO₂ do que foi lançado”, diz Zhao.

Isto sugere que a manutenção de níveis mais elevados de águas subterrâneas nas terras agrícolas do Ártico poderia servir como uma estratégia climática eficaz.

“Nossas descobertas são especialmente interessantes porque as emissões foram medidas continuamente, 24 horas por dia. Isso significa que capturamos picos curtos de emissões anormalmente altas e flutuações diárias naturais, detalhes muitas vezes perdidos quando as medições são feitas apenas ocasionalmente.”

Por que os climas frios do Ártico amplificam o efeito

O aumento do lençol freático torna o solo mais úmido e reduz o oxigênio ao redor das raízes das plantas. As plantas tornam-se um pouco menos ativas e absorvem menos CO₂ nestas condições.

Mesmo assim, o CO global₂ as emissões do campo diminuem.

“Isso ocorre porque as condições úmidas significam que o campo precisa de menos luz antes de começar a absorver mais CO₂ do que libera. Quando esse limite é atingido no início do dia, você ganha mais horas com absorção líquida de carbono”, explica Zhao.

“Nossos cálculos mostram que esse efeito é especialmente forte no norte, devido às longas e claras noites de verão. Isso proporciona muitas horas extras onde o sistema permanece no lado positivo, o que pode aumentar o CO total₂ significativamente.”

A temperatura acabou sendo outro fator crucial. Quando a temperatura do solo subiu acima de cerca de 12°C, a atividade microbiana intensificou-se.

“Em temperaturas mais altas, os microrganismos decompõem a matéria orgânica mais rapidamente, e tanto o CO₂ e as emissões de metano aumentam”, diz Zhao.

“Isto significa que o efeito dos elevados níveis de água é maior em climas frios – e que o aquecimento futuro poderá reduzir os benefícios. Na prática, isto significa que os níveis de água devem ser considerados juntamente com a temperatura e as condições locais.”

Fertilização e colheita moldam o equilíbrio de carbono

As práticas de gestão agrícola também desempenharam um papel. Adicionar mais fertilizante impulsionou o crescimento da grama.

“Mais fertilizantes produziram mais biomassa, mas não levaram a mudanças perceptíveis no CO₂ ou emissões de metano em nosso experimento”, diz Zhao.

A colheita teve um impacto mais claro. Quando a grama foi cortada e removida, o carbono armazenado no material vegetal deixou o sistema.

“Se a colheita for muito frequente, pode ser retirado mais carbono do que acumulado ao longo do tempo. A camada de turfa pode perder gradualmente carbono, mesmo quando os níveis de água são mantidos elevados”, explica Zhao.

Por esse motivo, Zhao enfatiza que a gestão da água, o uso de fertilizantes e os calendários de colheita devem ser avaliados em conjunto. Medidas que reduzam as emissões a curto prazo poderiam reduzir o armazenamento de carbono a longo prazo, enfraquecendo potencialmente a qualidade do solo.

“Uma solução poderia ser a paludicultura, ou seja, o cultivo de espécies de plantas que toleram condições húmidas para que a biomassa possa ser produzida sem manter o solo seco”.

As diferenças locais são importantes para a contabilidade climática

Os pesquisadores também observaram variações significativas dentro do mesmo campo. Algumas áreas absorveram CO₂enquanto seções próximas liberaram quantias substanciais.

“Essa variação local pode influenciar grandemente a contabilidade climática nacional e a forma como as medidas são concebidas, porque um factor de emissão padrão pode não reflectir a realidade em todos os lugares”, diz Zhao.

“Os resultados do nosso estudo mostram uma clara necessidade de medições mais detalhadas e de uma gestão mais precisa do nível da água na prática, especialmente onde os solos e as condições agrícolas variam significativamente entre locais.”