Investigación sobre biocarbón en el Arboreto Morton

El biocarbón -una sustancia que se obtiene quemando residuos orgánicos como plantas muertas, hojas y virutas de madera- parece prometedor como mejorador del suelo para mitigar el cambio climático. De hecho, su potencial está siendo investigado ahora mismo en el Morton Arboretum por un ecologista del suelo. Dra. Meghan Midgley y coordinador de investigación Michelle Catania. Hablamos con Meghan y Michelle para saber cómo empezó su investigación y qué han aprendido hasta ahora.

¿A qué se debe el reciente aumento del interés por el biocarbón?

MC: Los suelos urbanos presentan características de baja calidad, como escasa capacidad de retención de agua y nutrientes, horizontes mal estructurados y gran variabilidad en el contenido de materia orgánica. Estos atributos hacen que las condiciones no sean ideales para los árboles urbanos longevos. Para superar estas disparidades medioambientales, lo lógico era investigar las soluciones de las comunidades indígenas. Mientras los científicos desenterraban antiguos yacimientos arqueológicos llenos de terra preta en la cuenca amazónica se descubrir suelos negros profundos y bien estructurados en lugares que soportaron una agricultura extensiva de selva tropical durante más de mil años, algo atípico en suelos tropicales propensos a la agricultura de tala y quema. Esto despertó un gran interés en la investigación mundial sobre los efectos del biocarbón en la recuperación de suelos urbanos y agrícolas degradados.

¿Qué investigaciones ha realizado o está realizando con el biocarbón y el suelo?

MC: Para probar la eficacia del biocarbón capacidad de mejorar la calidad del suelo de los paisajes urbanosEl Dr. Bryant Scharenbroch, IP (profesor asociado de la UWSP y becario de investigación del Morton Arboretum) y yo trabajamos juntos en varios proyectos diferentes a nivel de paisaje, vivero e invernadero. Inicialmente, pusimos en marcha un estudio en invernadero para examinar 7 tratamientos (virutas de madera, compost, biocarbón, biosólidos, fertilizante NPK, té de compost aireado, agua) en 2 árboles comunes de la calle (Acer saccharum Marsh. y Gleditsia triacanthos) cultivados en 3 tipos de suelo (arena, franco limoso, arcilla compactada). Examinamos la respuesta del suelo y de los árboles a los tratamientos durante 18 meses y concluimos el estudio con una cosecha destructiva de la biomasa aérea y subterránea. Aprendimos que tanto los biosólidos como el biocarbón mejoraron la actividad microbiana del suelo proporcionando así retroalimentaciones positivas para el crecimiento de los árboles por encima y por debajo del suelo, con la mayor acumulación de biomasa tanto en el tratamiento con biocarbón como con biosólidos en comparación con el otro tratamiento.

MC: Para probar los tratamientos con biocarbón en arbolado urbano existenteHemos puesto en marcha dos estudios de paisaje en la región de Chicago. Uno en un barrio cercano al centro urbano de Chicago examen de fosas de árboles (en proyecto) y otra en el suburbio suroccidental de Bolingbrook examen de los árboles del parque (en prensa). En ambos estudios se examinaron árboles de calle establecidos y una variedad de mecanismos de incorporación de diferentes enmiendas para mejorar la salud del suelo y de los árboles. Se utilizó una combinación de acolchado vertical (perforación de agujeros en el suelo para añadir enmiendas por debajo de la superficie), laboreo aéreo (incorporación neumática de materiales sin dañar apenas las raíces) y métodos de "acolchado dentro", así como combinaciones de materiales y enmiendas ricas en nutrientes de liberación rápida, como compost, biosólidos y fertilizantes sintéticos.

MM: En el proyecto del borde de la carretera, estamos examinando los efectos de varias enmiendas sobre la supervivencia, el crecimiento y la salud de seis especies arbóreas diferentes. El experimento incluye un compost tradicional, dos tratamientos con enmiendas biosólidas y una mezcla de biosólido y biocarbón. Dos años después de iniciar el experimento, comprobamos que el los suelos de mezcla de biosólidos y biocarbón tenían la densidad aparente más baja, mayor materia orgánica y disponibilidad de nutrientesy mayor crecimiento de los árboles y contenido de clorofila que los suelos y árboles de las parcelas de control no modificadas. Pero aparte de la densidad aparente, que fue menor en las parcelas de mezcla de biosólido y biocarbón que en las parcelas de biosólido solo, las respuestas del suelo y los árboles no fueron muy diferentes entre las parcelas de mezcla de biosólido y biocarbón y las parcelas de biosólido solo. En otras palabras, los suelos y los árboles responden positivamente a los biosólidos, y es difícil decir si el biocarbón potenciará ese efecto. Estoy deseando ver qué ocurre en los años siguientes: quizá el biocarbón sea más importante con el tiempo si facilita este efecto. "fertilizante de liberación lenta" efecto sobre la disponibilidad de nutrientes y mantiene una baja densidad aparente debido a su tendencia a descomponerse lentamente.

MC: Establecimos un experimento de vivero en los terrenos del Morton Arboretum para profundizar en el conocimiento de los diferentes métodos de incorporación del biocarbón y las distintas combinaciones de enmiendas orgánicas más biocarbón, con el objetivo de determinar las tasas de aplicación ideales. Los resultados de estos experimentos controlados en el vivero, junto con las respuestas a nivel de paisaje e invernadero, nos ayudarán a interpretar los resultados para nuestra región. Por el momento, parece que el biocarbón, ya sea solo o en combinación con fertilizantes sintéticos, compost o biosólidos como fuente de nutrientes, son buenos para paliar los efectos de los suelos urbanos de baja calidad, lo que se manifiesta en una mayor acumulación de biomasa.

¿Tiene el biocarbón ventajas adicionales?

MM: Además de mantener potencialmente una alta disponibilidad de nutrientes y una baja densidad aparente a lo largo del tiempo, el biocarbón también puede reducir los efectos de la sal en los árboles y el suelo. El biocarbón tiene una gran superficie, y el sodio puede absorberse en ella en lugar de acabar en las raíces de los árboles y en los cursos de agua. Para comprobarlo, añadimos biocarbón como abono o lo mezclamos con el suelo, plantamos cuatro especies diferentes de plántulas en macetas y regamos los árboles una vez a la semana con o sin cloruro sódico añadido. Al cabo de 8 semanas, comprobamos que cuando se utilizaba biocarbón como abono, disminuía la cantidad de sodio que acababa en el agua del suelo y aumentaba el crecimiento de nuestras especies arbóreas de crecimiento más rápido, Catalpa septentrional.

¿Tiene colaboradores en su investigación sobre el biocarbón?

MM: Estos dos proyectos han reunido a equipos del Arboretum y de otros lugares. El proyecto del borde de la carretera es una colaboración Autopista de peaje de Illinoisy los biosólidos que utilizamos proceden del Distrito Municipal de Aguas Residuales de la ciudad de Chicago. Todos esperamos con impaciencia los resultados de este estudio porque puede ayudarnos a diseñar mejor el proyecto de plantación de árboles junto a la carretera en el futuro. El proyecto del invernadero fue dirigido por un antiguo alumno de secundaria de la Academia de Matemáticas y Ciencias de Illinois, y aún estamos trabajando juntos para analizar y publicar sus resultados.

MC: Toda nuestra investigación sobre el biocarbón se ha llevado a cabo con el generoso apoyo y colaboración de Bartlett Tree Research Laboratories, así como con la financiación de Fondo de Investigación y Educación sobre Árboles (TREE) y Centro para la Ciencia de los Árboles del Morton Arboretum.