Prime stime della produzione di radici fini nelle torbiere tropicali e nelle foreste di terraferma del bacino centrale del Congo

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12315 (2023) Citare questo articolo

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Le torbiere tropicali sono ecosistemi ad alta densità di carbonio perché accumulano materiale vegetale parzialmente decomposto. Una frazione sostanziale di questa materia organica può derivare dalla produzione di radici fini (FRP). Tuttavia, esistono poche stime FRP per le torbiere tropicali, e nessuna per il più grande complesso di torbiere del mondo nel bacino centrale del Congo. Qui riportiamo l'FRP utilizzando fotografie ripetute di radici da tubi trasparenti in situ (minirizotroni), misurate a 1 m di profondità per tre periodi di un mese (dalla stagione secca a quella umida), in una foresta paludosa di torba dominata da palme, un bosco di latifoglie dominava la foresta di torbiere e una foresta di terra ferma. Troviamo FRP di 2,6 ± 0,3 Mg C ha−1 yr−1, 1,9 ± 0,5 Mg C ha−1 yr−1 e 1,7 ± 0,1 Mg C ha−1 yr−1 rispettivamente nei tre tipi di ecosistema (media ± standard errore; nessuna differenza significativa nel tipo di ecosistema). Queste stime rientrano nell’intervallo FRP pubblicato a livello mondiale. Inoltre, la nostra stima delle torbiere di latifoglie è simile all’unico altro studio FRP nelle torbiere tropicali, anch’esse dominate da legno duro, della Micronesia. Abbiamo anche scoperto che il FRP diminuisce con la profondità ed è massimo durante la stagione secca. Nel complesso, mostriamo che i minirizotroni possono essere utilizzati come metodo a basso disturbo per stimare l’FRP nelle foreste tropicali e nelle torbiere.

La materia organica del suolo è il più grande serbatoio terrestre di carbonio organico sulla Terra1, 2. La maggior parte della materia organica del suolo deriva dalla produzione vegetale in superficie e nel sottosuolo attraverso la caduta dei rifiuti e le radici3. Di questi due input alla materia organica del suolo, le radici vengono convertite in modo più efficiente in composti organici stabili grazie alla loro composizione biochimica e al contatto diretto con i microbi del suolo e le superfici minerali2,3,4. Inoltre, si stima che le radici fini, generalmente definite come aventi un diametro inferiore a 2 mm5, rappresentino fino al 30% della produzione primaria netta annuale6, rendendole una fonte significativa di carbonio organico nel suolo7. Pertanto, è importante ottenere una misurazione accurata della produzione di radici fini (FRP).

A livello globale, due modelli principali sottolineano l’importanza della stima del FRP nelle torbiere tropicali. In primo luogo, il FRP è al suo massimo ai tropici, non sorprende, dati gli alti tassi complessivi di produttività dell’ecosistema8,9,10,11. In secondo luogo, le torbiere accumulano materiale organico parzialmente decomposto derivante dalla vegetazione morta, dando vita ad alcuni degli ecosistemi più densi di carbonio sulla Terra12, 13. Pertanto, comprendere la FRP in questi sistemi è una priorità. Tuttavia, le stime del FRP sono rare nelle torbiere tropicali a livello globale e, a nostra conoscenza, è stata pubblicata solo una stima del FRP in questo ecosistema, dalla Micronesia14. Per il più grande complesso di torbiere tropicali del mondo, nel bacino centrale del Congo13, non disponiamo di alcuna stima del FRP. La scarsità di stime di FRP nelle torbiere tropicali deriva in parte dalle difficoltà metodologiche di lavorare in questi ambienti, in particolare studiando i processi sotterranei in condizioni di ristagno d’acqua.

Fondamentalmente, i metodi standard per valutare la FRP nelle foreste tropicali terra firme (non allagate, non fluviali) non sono adatti per i terreni torbosi tropicali. L'applicazione di nuclei di crescita interna (gabbie piene di terreno privo di radici che catturano la nuova crescita delle radici) e di rizotroni (pozzi di terreno tagliati verticalmente e dotati di una finestra per misurare la crescita delle radici)15 è ostacolata nelle torbiere tropicali a causa dei densi tappeti radicali (rimuovendo tutto radici dalla torba per la crescita interna dei nuclei è impegnativo) e condizioni di ristagno d'acqua (le finestre del rizotrone non possono essere viste perché sono sott'acqua). Per superare questi problemi nella stima dell'FRP nella nostra area di studio nelle torbiere del bacino centrale del Congo, abbiamo utilizzato una tecnica minirizotrone recentemente sviluppata per i terreni di mangrovie: il sistema EnRoot16. Il sistema minirhizotron EnRoot comprende tubi acrilici trasparenti installati nel terreno, nei quali è possibile inserire un modulo di imaging per scattare fotografie ripetute nel tempo per determinare i tassi di variazione della lunghezza delle radici17. Ciò consente una stima accurata del FRP dalle torbiere tropicali.