Como os solos de montanhas em Xinjiang, no noroeste da China, podem mudar as emissões de óxido nitroso

O óxido nitroso raramente vira manchete, mas está entre os gases de efeito estufa mais potentes da atmosfera - ao longo de um século, ele retém quase 300 vezes mais calor do que o dióxido de carbono.

Um novo estudo de campo no noroeste da China indica que o aumento das temperaturas e as mudanças nos padrões de umidade podem alterar de forma perceptível quanto óxido nitroso os solos de montanha liberam para o ar.

Como as terras secas ocupam cerca de 40% da superfície terrestre, até variações modestas nessas regiões podem retroalimentar a mudança climática de maneiras que ainda não são plenamente consideradas.

Para avaliar melhor esse risco, pesquisadores analisaram como as emissões variam com a altitude e com o uso do solo na região de Xinjiang, mostrando que diferentes ecossistemas não reagem da mesma forma às mudanças do clima.

Uma montanha como teste climático

A equipe trabalhou nas Montanhas Tianshan, medindo as emissões de óxido nitroso do solo ao longo de um gradiente altitudinal de mais de 8.200 pés (cerca de 2.500 metros).

Eles coletaram amostras em vários tipos de cobertura - florestas, campos naturais, áreas agrícolas e terrenos sem vegetação - e, em seguida, combinaram medições de fluxo de gases com análises de química do solo e de microrganismos.

"A altitude funciona como um experimento climático natural", afirmou o autor correspondente Lonfei Yu, cientista da Universidade Tsinghua. "Ela nos permite ver como o aquecimento e as mudanças nos padrões de chuva podem remodelar, no futuro, as emissões de gases de efeito estufa do solo."

Solos agrícolas impulsionam o óxido nitroso

A análise mostrou que as lavouras manejadas apresentaram, de longe, as maiores emissões de óxido nitroso. Em grande medida, isso ocorre porque a agricultura altera o ambiente do solo de formas que facilitam a produção de N2O.

A irrigação aumenta a disponibilidade de água, enquanto os fertilizantes elevam a oferta de nitrogênio. Em conjunto, esses insumos criam as condições que os microrganismos do solo preferem ao gerar óxido nitroso.

Emissões em campos naturais aumentam em maiores altitudes

Nos ecossistemas naturais, as emissões foram menores no geral, mas o comportamento variou conforme o tipo de vegetação. Os campos naturais, em especial, exibiram um padrão forte e consistente: as emissões aumentaram à medida que a altitude subia.

À primeira vista, isso pode parecer contraditório. Em altitudes mais elevadas, o clima é mais frio, e o frio costuma reduzir a atividade biológica.

O ponto central, porém, é que as áreas mais altas também eram mais úmidas. Essa combinação - mais frio, porém mais úmido - favoreceu os processos microbianos que geram óxido nitroso.

Nos campos naturais nas maiores altitudes, as emissões foram várias vezes superiores às registradas em altitudes menores. Se a mudança climática tornar alguns campos naturais de alta altitude - ou atualmente secos - mais úmidos, o estudo sugere que eles podem se tornar fontes de óxido nitroso mais relevantes do que são hoje.

Florestas em maior altitude reduzem as emissões do solo

Nas florestas, o padrão foi outro. Os solos liberaram mais óxido nitroso em altitudes baixas e menos em altitudes elevadas.

Nesse caso, a temperatura pareceu pesar mais do que a umidade. Conforme os pesquisadores subiam para condições mais frias, a atividade microbiana associada à produção de N2O diminuía.

Assim, mesmo que a umidade variasse, o efeito do resfriamento nas maiores altitudes aparentou suprimir as emissões.

Este é um dos resultados mais interessantes do estudo: dois ecossistemas naturais na mesma montanha responderam em direções opostas porque, em cada um, fatores diferentes comandavam o processo.

Microrganismos ajudam a explicar a divergência

Para entender esses padrões contrastantes, os pesquisadores avaliaram as comunidades microbianas do solo, já que os microrganismos são o motor por trás da maior parte da produção de óxido nitroso.

Nos campos naturais, solos mais úmidos sustentaram maior atividade de microrganismos ligados à desnitrificação - um processo que pode gerar óxido nitroso quando microrganismos transformam nitrogênio em condições de pouco oxigênio.

Mais umidade pode significar menos oxigênio nos poros do solo, o que direciona os microrganismos para rotas que produzem mais N2O.

Nas florestas, a explicação se apoiou muito mais na temperatura. Grupos microbianos essenciais ficaram menos abundantes em solos mais frios nas maiores altitudes, o que ajuda a entender por que as emissões caíam com o aumento da altitude.

Portanto, as diferenças não se resumiram a variáveis climáticas genéricas. Elas refletiram quais comunidades microbianas estavam presentes e quais condições permitiam que essas comunidades prosperassem.

Solos de terras secas reconfiguram retroalimentações climáticas

Em conjunto, os resultados apontam para um futuro em que regiões montanhosas secas talvez não respondam de forma uniforme à mudança climática.

Alguns ambientes - especialmente os campos naturais - podem se tornar fontes mais fortes de óxido nitroso se ficarem mais quentes e mais úmidos.

Os solos florestais podem reagir de outro modo, dependendo de mudanças de temperatura superarem ou não alterações na umidade. Já os solos agrícolas tendem a continuar como grandes emissores enquanto a irrigação e o uso de fertilizantes permanecerem elevados.

"Nosso trabalho destaca que tanto a sensibilidade ao clima quanto o manejo humano precisam ser considerados em conjunto ao prever emissões de gases de efeito estufa em regiões de terras secas", disse Yu. "Ignorar qualquer um desses fatores pode levar a uma séria subestimação das retroalimentações climáticas futuras."

Em outras palavras, não dá para modelar bem as emissões em terras secas olhando apenas para o clima, e tampouco dá para entender o futuro considerando só o uso do solo. Esses dois elementos interagem - e as montanhas tornam essa interação visível.

Emissões do solo exigem monitoramento

Como regiões áridas e semiáridas ocupam uma parcela tão grande do planeta, até mudanças discretas em suas emissões de gases de efeito estufa podem influenciar os balanços globais.

Ainda assim, as terras secas foram historicamente menos estudadas em pesquisas sobre óxido nitroso do que ecossistemas mais úmidos e monitorados de forma mais intensiva.

Os pesquisadores defendem que o acompanhamento de longo prazo ao longo de gradientes como a altitude é especialmente valioso. Essa é uma das melhores maneiras de antecipar como os ecossistemas podem se comportar à medida que o aquecimento avança e os padrões de chuva se alteram.

Do ponto de vista prático, o estudo também sugere uma oportunidade. Estratégias melhores de uso do solo - sobretudo no manejo de irrigação e fertilizantes - podem reduzir as emissões de óxido nitroso sem comprometer a produtividade em áreas onde a agricultura está se expandindo ou se intensificando.

Em resumo, o estudo indica que os solos "silenciosos" das paisagens montanhosas secas podem deixar de ser silenciosos. Conforme evoluírem o clima e o manejo da terra, alguns deles podem contribuir mais para o aquecimento do que se supunha.