L’eficiència de producció de biomassa (BPE) és la fracció del carboni assimilat per un organisme autòtrof destinada a la producció de biomassa. La BPE és un paràmetre clau per entendre el rol d’un ecosistema com a potencial embornal de carboni. L’assimilació de carboni per les plantes té tres funcions: la producció de biomassa (BP), la respiració autotròfica (Ra) i la síntesi de compostos no-estructurals. Ruijie Ding és una investigadora postdoctoral al Georgina Mace Centre for the Living Planet conscient de les limitacions metodològiques per a la determinació del BPE. En un article a la revista Global Change Biology, Ding et al. fan ús de 514 registres de BPE anuals de plantes llenyoses, perennifòlies i caducifòlies, i troben, com era d’esperar, que la BPE disminueix amb l’edat del peu, i que és menor en les plantes perennifòlies en comparació amb les caducifòlies. Com més orgànic, sorrenc o alcalí és un sòl, menor és la BPE. Com més àrid és el clima on viu la planta, major és el BPE. Com més càlida és l’estació de creixement, menor és el BPE. Com més càlid és l’hivern, major és el BPE. Això darrer pot semblar paradoxal, però Ding et al. recorden que els processos d’enduriment per resistir el fred comporten uns costos addicional de carboni. Les espècies amb micorrizes arbusculars presenten un BPE superior a les que s’associen a ectomicorrizes: això explica la menor BPE a regions boreals, on predominen les ectomicorrizes.
//embedr.flickr.com/assets/client-code.js
En termes generals, l’eficiència de la producció de biomassa és superior en espècies caducifòlies
La producció de biomassa
La producció de biomassa (BP) és possiblement el procés central del cicle de carboni als ecosistemes terrestres, ja que vincula l’assimilació fotosintètica de carboni per les fulles amb l’emmagatzematge de carboni a tota la planta.
L’acumulació de carboni resulta del balanç entre la producció primària bruta (PPB, és a dir la fotosíntesi) i les pèrdues de carboni. De llarg, la principal pèrdua de carboni és l’associada a la respiració autotròfica (Ra), és a dir a la respiració de les plantes. La fracció de la PPB que condueix a BP és l’eficiència de producció de biomassa (BPE). No hem de confondre la BPE amb la producció primària neta (PNN) o eficiència d’ús del carboni (CUE), ja que la PNN inclou la producció de components orgànics no-estructurals: carbohidrats de reserva, exudats d’arrels o compostos orgànics volàtils (VOCs). Vora l’11% de la PNN es destina a components no-estructurals, i la fracció puja al 20% en boscos tropicals.
La biomassa pròpiament dit abasta fulles, llenya o arrel. La BPE, doncs, pot diferir segons el temps de recanvi de la biomassa (més alt en el cas de fulles i arrels fines, i més baix en els teixits llenyosos).
La fisiologia vegetal assumia clàssicament que l’eficiència de creixement d’una planta era relativament constant en diferents condicions ambientals, amb un valor de 0,4-0,6.
En un context de canvi climàtic, cal tindre en compte que una major temperatura promou una Ra més elevada, mentre que la PNB pot créixer o disminuir segons altres circumstàncies. Potencialment, doncs, el canvi climàtic podria fer baixar la BPE. A més cal considerar l’efecte de tota una sèrie de factors ambientals i biòtics (edat i tipus de bosc). Per exemple, un bosc envellit tendeix a presentar una BPE inferior, ja que els arbres més alts tenen més albeca respirant en relació a l’àrea foliar. La BPE seria superior en boscos caducifolis temperats i menor en boscos boreals.
Les micorrizes també influirien en la BPE. Els ecosistemes dominats per ectomicorizes (EcM) i micorrizes ericoides (ErM) presenten una ratio C:N (carboni:nitrgen) superior als ecosistemes dominats per micorrizes arbusculars (AM): això respondria a una menor disponibilitat de nutrients en el primer cas, que limitaria la BPE.
Ding et al. han recopilat una base de dades de 514 registres de BPE. Inclouen mesures de CUE i BPE en boscos d’espècies llenyoses perennifòlies i caducifòlies, des del tròpic a regions fredes (42,52° S a 64,20° N). Consideren set variables:
– la temperatura atmosfèrica mitjana durant l’estació de creixement (Tg).
– la temperatura atmosfèrica mitjana del mes més fred (MTCO).
– l’edat del bosc.
– la ratio C:N del sòl.
– el pH del sòl.
– el contingut de sorra del sòl.
– l’índex d’aridesa climàtica (AI), que és la ratio de l’evapotranspiració potencial amb la precipitació anual.
La compilació de dades
Cada entrada inclou informació de coordenades geogràfiques, vegetació (bioma i espècie dominant), PNB, PNN, BP, tipus de bosc i edat. Hi ha 319 registres corresponents a localitats temperades (latitud 23.5°–50°), 133 de localitats boreals i 78 de tropicals. Hi ha 166 de boscos caducifolis, 348 de boscos perennifolis i 16 de boscos mixtos.
Les variables climàtiques (temperatura, dèficit de pressió de vapor, precipitació, radiació solar) procedeixen de CHELSA V2.1. L’estació de creixement tèrmic es defineix com aquella amb temperatures mitjanes diàries de > 0°C.
Els valors de pH del sòl deriven de GSDE. Els valors de contingut de sorra i argila del sòl deriven de SoilGrid2.0. Els valors de C:N del sòl deriven de WISE30sec. Els valors de fòsfor deriven de la Global Database of Soil Plant Available Phosphorus.
Les dades de gestió forestal deriven del Global forest management data del 2015, que contempla sis categories:
1. Bosc de regeneració natural sense signes de gestió.
2. Bosc de regeneració natural amb signes de gestió (explotació de llenya o obertura de clarianes).
3. Bosc plantat.
4. Bosc plantat amb un temps de rotació de fins a 15 anys.
5. Plantacions d’oli de palma.
6. Sistemes agroforestals.
Les dades de micorrizes deriven de “FungalRoot”.
Una BPE mitjana de 0,44
Ding et al. assimilen CUE i BPE. La BPE que obtenen dels 514 registres és de 0,44 ± 0,14, amb un rang d’entre 0,05 i 0,94. Els boscos caducifolis tenen una BPE de 0,48 ± 0,13 (rang entre 0,23 i 0,79). Els boscos perennifolis tenen un BPE de 0,41 ± 0,14 (rang entre 0,05 i 0,94).
La BPE respon així a diferents variables:
– baixa en proporció a la Tg.
– baixa en proporció a l’edat del bosc.
– baixa en relació a la ratio C:N del sòl.
– baixa en proporció al pH del sòl.
– baixa en proporció al contingut de sorra del sòl.
– puja en proporció a l’aridesa.
– puja en proporció a la temperatura hivernal.
Les plantes caducifòlies tenen una BPE un 5% superior a les plantes perennifòlies. L’edat del bosc és la variable més rellevant, seguida pel tipus de bosc i la C:N del sòl.
El valor màxim de PPB s’estima en 3300 gram de carboni per metre quadrat i any. Això comportaria una BP màxima de 1847 g C m-2 any-1. La BP total pujaria a 28,85 Pg C any-1.
Incorporar la variabilitat del BPE als models de cicle de carboni
La BPE varia, doncs, segons el grau de desenvolupament del bosc, el clima estacional, les condicions del sòl o l’estratègia biològica. La variació per la temperatura depèn de l’estacionalitat. La variació pels tipus de micorrizes es relaciona amb l’adquisició de nutrients.
Ding et al. remarquen una mancança de la base de dades: les regions tropicals són insuficientment representades.
L’assumpció de la fisiologia vegetal clàssica d’una BPE constant no és una mala aproximació. El valor de 0,46 ± 0,01 és vàlid per a la tundra pobra en nutrients, les torbes boreals, els aiguamolls temperats, boscos i pastures. Tot i amb tot la vegetació herbàcia té una BPE superior als boscos, i entre els boscos hi ha valors baixos (el 0,32 de vells boscos boreals) i valors alts (el 0,59 de boscos caducifolis temperats). Els arbres caducifolis, al capdavall, han d’investir més en adquisició de nutrients per a maximitzar el guany net de carboni en estacions de creixement breus. Els arbres amb ectomicorizes han de destinar una bona part del carboni assimilat al manteniment de la biomassa fúngica.
No és clar perquè la BPE davalla amb l’edat del bosc. Ding et al. pensen que això es deu a un major cost de respiració de manteniment per als troncs. Però també hi pot jugar un paper la limitació de la llum que arriba al sotabosc.
La modelització, doncs, hauria de contemplar els factors abiòtics i biòtics que influeixen en l’eficiència de la producció de biomassa. La respiració de les plantes s’ha de contemplar com una variable dinàmica, i no com la simple mecànica de la cinètica dels enzims respiratoris.
Aquesta recerca fou concebuda per Ruijie Ding, Alessio Collalti, Sandy P. Harrison i Ian Colin Prentice. La metodologia fou dissenyada per Ding i Prentice. La recerca rebé el suport financer de Schmidt Sciences.
Lligams:
– Resolving the Multiple Controls of Biomass Production Efficiency in Woody Plants. Ruijie Ding, Rodolfo L. B. Nóbrega, Alessio Collalti, Sandy P. Harrison, Iain Colin Prentice. Glob. Chang. Biol. 32: e71173 (2026).
Podeu escriure el vostre comentari aquí: