Enriquecimiento por concentración en aire libre

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El enriquecimiento de dióxido de carbono en aire libre ( FACE , por sus siglas en inglés) es un método utilizado por ecólogos y biólogos vegetales que aumenta la concentración de CO2 _en un área específica y permite medir la respuesta del crecimiento de las plantas. Los experimentos que utilizan FACE son necesarios porque la mayoría de los estudios que analizan el efecto de las concentraciones elevadas de CO2 _se han realizado en laboratorios y donde faltan muchos factores, incluida la competencia entre las plantas. Medir el efecto del CO2 elevado _mediante FACE es una forma más natural de estimar cómo cambiará el crecimiento de las plantas en el futuro a medida que aumenta la concentración _de CO2 en la atmósfera. FACE también permite medir el efecto del CO2 elevado en las plantas que no se pueden cultivar en espacios pequeños (árboles, por ejemplo). Sin embargo, los experimentos FACE implican costos significativamente más altos en relación con los experimentos _de invernadero .

Se colocan tubos horizontales o verticales en círculo alrededor de la parcela experimental, que pueden tener entre 1 y 30 m de diámetro , y estos emiten aire enriquecido con CO _{2 alrededor de las plantas. La concentración de CO 2} se mantiene en el nivel deseado mediante la colocación de sensores en la parcela que envían información a un ordenador que luego ajusta el flujo de CO ₂ de los tubos.

Los círculos FACE se han utilizado en partes de los Estados Unidos en bosques templados y también en bosques de álamos en Italia . El método también se utiliza para la investigación agrícola. Por ejemplo, los círculos FACE se han utilizado para medir la respuesta de las plantas de soja a los niveles aumentados de ozono y dióxido de carbono en las instalaciones de investigación de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . ^[1] Las tecnologías FACE aún no se han implementado en bosques primarios o biomas clave para el secuestro de carbono , como los bosques tropicales o los bosques boreales , y la identificación de futuras prioridades de investigación para estas regiones se considera una preocupación urgente. ^[2]

Entre los ejemplos de este método que se utilizan a nivel mundial se incluye TasFACE, que está investigando los efectos del CO2 elevado _en una pradera nativa en Tasmania , Australia . El National Wheat FACE Array se está estableciendo actualmente en Horsham, Victoria, Australia, como un proyecto conjunto del Departamento de Industrias Primarias de Victoria y la Universidad de Melbourne. ^[3] EucFACE es el único experimento FACE forestal de Australia, y fue establecido por la Universidad de Western Sydney en Cumberland Plain Woodland dominado por Eucalyptus tereticornis cerca de Richmond, Nueva Gales del Sur en 2012. ^[4]

En junio de 1994 se inició un experimento FACE en la Universidad Duke . La División Blackwood del Bosque Duke contiene la instalación de transferencia y almacenamiento de carbono entre el bosque y la atmósfera. Esta consta de cuatro parcelas de enriquecimiento de _CO2 en aire libre que proporcionan niveles más altos de concentración de CO2 atmosférico _y cuatro parcelas que proporcionan control del CO2 ambiental _. [ ^5] Se han publicado 253 artículos que informan sobre los resultados del experimento. ^[6]

En 2004, un metaanálisis de 15 años de estudios FACE encontró que la respuesta al aumento de CO2 _utilizando FACE solo aumenta ligeramente el rendimiento en las plantas de cultivo (5-7% en arroz y 8% en trigo ). Estas respuestas fueron menores de lo esperado a partir de estudios previos que midieron el efecto en laboratorios o recintos. Esto tiene consecuencias importantes ya que las proyecciones anteriores de producción de alimentos han asumido que las disminuciones en el rendimiento como resultado del cambio climático se compensarían con aumentos en el rendimiento debido al aumento de CO2 _. [ ^7]

A partir de 2010, se está empezando a tener una visión más completa, con una diferencia significativa en la respuesta observada para diferentes especies de plantas, disponibilidad de agua y concentración de ozono. ^[8] Por ejemplo, el proyecto Horsham FACE 2007-2010 (que utilizó cultivos de trigo) en Victoria, Australia, encontró que "el efecto del eCO2 fue aumentar la biomasa del cultivo en la madurez en un 20% y la biomasa de la raíz en antesis aumentó en un 49%". ^[9] Este estudio también concluye que "se necesita investigar un amplio acervo genético para ver si determinados cultivares son capaces de responder más al eCO2". Se ha descubierto que el aumento del dióxido de carbono atmosférico reduce el uso de agua por parte de las plantas y, en consecuencia, la absorción de nitrógeno, lo que beneficia particularmente el rendimiento de los cultivos en las regiones áridas. ^[10] El contenido de carbohidratos de los cultivos aumenta a partir de la fotosíntesis, pero el contenido de proteínas se reduce debido a una menor absorción de nitrógeno. Las legumbres y sus bacterias simbióticas "fijadoras de nitrógeno" parecen beneficiarse más del aumento de los niveles de dióxido de carbono que la mayoría de las demás especies.