Reducerea lucrărilor solului duce la o creștere spectaculoasă a recoltelor și a nivelului de carbon organic din sol

Un nou studiu realizat de Universitatea de Stat din Dakota de Sud arată că reducerea intensității lucrărilor solului a dus la o creștere a nivelului de carbon organic din sol și la sporirea recoltelor de porumb și soia.

Potrivit studiului, realizat de Departamentul de Agronomie, Horticultură și Știința Plantelor din cadrul universității, recoltele de porumb și soia au crescut semnificativ din anul 2000. În statele Dakota de Sud, Iowa, Minnesota și Nebraska, recoltele de porumb cresc cu peste două bushels pe acru pe an, iar cele de soia cu peste o jumătate de bushel pe acru anual.

Deși soiurile îmbunătățite de plante au contribuit la aceste creșteri, o parte importantă a succesului se datorează și îmbunătățirii sănătății solului, prin adoptarea practicilor de conservare precum lucrările minime sau absente ale solului. Studiul arată că nivelul de materie organică din sol crește cu peste 650 de livre (aproximativ 295 kg) pe acru anual. Un conținut mai ridicat de materie organică în sol contribuie considerabil la sănătatea acestuia.

Potrivit lui Deepak Joshi, absolvent al SDSU și în prezent profesor asistent la Universitatea de Stat din Kansas, și lui David Clay, profesor distins de știința solului la SDSU, concluziile studiului sugerează că impactul combinat al geneticii îmbunătățite, reducerii lucrărilor solului și adoptării altor practici de conservare, împreună cu o capacitate mai mare de reținere a apei în sol, a dus la creșterea – continuă – a recoltelor anuale de porumb și soia.

Evoluția lucrărilor solului

În anii 1800, odată cu venirea coloniștilor în Dakota de Sud, pajiștile native au fost transformate în terenuri agricole cu ajutorul plugului clasic. Acest proces, cunoscut drept „lucrări ale solului” sau „arături”, era util pentru controlul buruienilor și pregătirea solului pentru semănat. Deși eficient pe termen scurt, a dus în cele din urmă la probleme grave, culminând cu Dust Bowl – considerată una dintre cele mai mari catastrofe ecologice ale epocii moderne – cauzată în parte de distrugerea vegetației native și de aratul excesiv al solului fertil.

Practicile intensive de lucrări ale solului au dus la scăderea dramatică a nivelurilor de carbon organic din sol. Cercetătorii au descoperit că acest carbon organic – componentă măsurabilă a materiei organice – are un rol esențial în sănătatea solului. El contribuie la reținerea nutrienților, structurarea solului și păstrarea apei – elemente cheie pentru recolte bogate.

Pe măsură ce știința și agricultura au progresat, fermierii au început să reducă treptat intensitatea lucrărilor solului, trecând de la sistemele convenționale la agricultura conservativă și, ulterior, la agricultura fără arătură (no-till).

Între 1985 și 2010, sondajele au arătat că fermierii din Marile Câmpii au adoptat rapid sistemele fără arătură, datorită eficienței lor în păstrarea apei în sol și creșterii profitabilității culturilor. Până în 2012, aproximativ 33% dintre fermele din SUA foloseau această metodă. Între 2018 și 2021, 77% dintre fermierii din estul Dakotei de Sud adoptaseră un sistem de lucrări reduse ale solului.

Un studiu esențial

A devenit evident că este nevoie de un studiu amplu pentru a înțelege mai bine relația dintre nivelurile de carbon organic, reducerea lucrărilor solului și randamentele agricole. Clay și echipa sa au analizat datele dintr-o perioadă de 21 de ani (2000–2021), în cadrul studiului publicat în revista Scientific Reports, intitulat “Reducerea intensității lucrărilor solului, combinată cu creșterea recoltelor, poate încetini saturația cu carbon în centrul SUA.”

Analizând peste 650.000 de mostre de sol de suprafață colectate din Dakota de Sud, cercetătorii au concluzionat că anual, aproximativ 428 de livre (circa 194 kg) de carbon pe acru sunt stocate în solurile din acest stat.

„Pe baza a peste 12 milioane de mostre de sol din Dakota de Sud, Minnesota, Iowa și Nebraska, am determinat că, în cei 21 de ani, s-au stocat aproximativ 1,24 miliarde de tone metrice de carbon în primii 15 cm de sol,” a spus Clay. „Pe lângă această cantitate impresionantă, îmbunătățirea sănătății solului a dus probabil și la reducerea eroziunii de suprafață, care a scăzut cu 22,8% în Nebraska, 14,3% în Iowa, 27,5% în Minnesota și 31,5% în Dakota de Sud între 1987 și 2017.”

„Există o legătură clară între reducerea lucrărilor solului, creșterea recoltelor și scăderea eroziunii,” a adăugat el. „Reducerea intensității lucrărilor încetinește descompunerea materiei organice, ceea ce îmbunătățește retenția apei în sol, ducând la recolte mai bune. Recoltele mai mari duc la și mai multă materie organică în sol, ceea ce îmbunătățește productivitatea și reduce pierderile de sol.”

Creșterea nivelului de carbon organic este asociată cu cantitățile mai mari de reziduuri – cum ar fi resturile de porumb, rădăcinile sau exudatele rădăcinilor – care rămân în câmp după recoltare. Acest material, denumit carbon nerecoltat, este descompus de organismele din sol și transformat în humus, un material organic închis la culoare care îmbunătățește calitatea solului.

Saturația cu carbon – un prag natural?

Este posibil ca solul să atingă un punct în care nu mai poate stoca mai mult carbon? Acest concept, numit saturație cu carbon, sugerează că există o limită. Odată atinsă, solul nu mai poate acumula materie organică în plus.

Potrivit cercetării lui Clay, solurile din Dakota de Sud nu sunt încă aproape de acest prag. „Studiile noastre arată că solurile din Nebraska, Iowa, Minnesota și Dakota de Sud mai pot stoca carbon, mai ales dacă se continuă reducerea lucrărilor solului și se integrează mai multe culturi acoperitoare – o sursă suplimentară de carbon nerecoltat,” a adăugat el.

Reducerea îngrășămintelor și reziliența la secetă

Creșterea carbonului organic ar putea însemna că fermierii au nevoie de mai puțin azot pentru culturile de porumb. În 2024, o echipă de cercetători SDSU a raportat că recomandările privind azotul pot fi reduse cu aproximativ 25% fără a afecta producția.

Această eficiență crescută în utilizarea azotului este legată de sănătatea mai bună a solului. În plus, cercetătorii cred că nivelurile ridicate de carbon organic ajută la creșterea capacității de stocare a apei în sol, oferind fermelor o mai bună reziliență în fața secetei – cum s-a observat în comparația dintre seceta din 1974 și cea din 2012. În ciuda faptului că 2012 a fost mai severă, solurile sănătoase au contribuit la un impact economic pozitiv de 1,1 miliarde de dolari în agricultură în Dakota de Sud.

Mai multe informații: Deepak R. Joshi și colab., Reducerea intensității lucrărilor solului, combinată cu creșterea recoltelor, poate încetini saturația cu carbon a solului în centrul Statelor Unite, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-95388-x