Håndtering uden jordbearbejdning kan reducere udledning af lattergas, bekæmpe klimaændringer

Forskere har længe vidst, at jordbearbejdning reducerer erosion og mindsker afstrømning af vand og næringsstoffer fra afgrødemarker, men nu tyder en ny undersøgelse fra et hold af Penn State-forskere på, at begrænsning af jordforstyrrelser også kan mindske frigivelsen af ​​lattergas.

En drivhusgas, der bidrager til klimaændringer, lattergas er 300 gange mere potent end kuldioxid. For at lære, hvordan jordbearbejdning påvirker jordmikrober, der både producerer og nedbryder dinitrogenoxid, fokuserede forskerne deres undersøgelse på et 40-årigt jordbearbejdningseksperiment, der er blevet vedligeholdt ved Penn State's Russell E. Larson Agricultural Research Center.

"Vi havde til formål at se, om niveauet af jordbearbejdning i det langsigtede eksperiment påvirkede jordmikroberne, der er ansvarlige for nettoudledning af lattergas," sagde teamleder og studiemedforfatter Mary Ann Bruns, professor i jordmikrobiologi og biogeokemi ved College of Jordbrugsvidenskab. "Dette er et særligt udfordrende mål, fordi mange forskellige bakterier producerer dinitrogenoxid, men mange andre kan omdanne det til en inert nitrogengas, der ikke bidrager til drivhuseffekten."

Undersøgelsen, ledet af Mara Cloutier, en doktorgradsstuderende i jordbundsvidenskab og biogeokemi, da forskningen blev udført, indsamlede og evaluerede jordprøver taget fra parceller, der er blevet administreret som ingen jordbearbejdning, mejselskive eller muldplade-pløjet - tre jordbearbejdning praksis, der repræsenterer henholdsvis lav-, mellem- og højintensitetsniveauer af fysisk forstyrrelse – i fire årtier.

Forskerne vurderede jordbakteriesamfund og denitrifikationsgenmarkører (DNA-sekvenser, der kan bruges til at identificere mikrobearter) i jordprøver fra majs- og sojabønneafgrøder. De indsamlede også jordprøver på tre vækststadier af majs- og sojabønneplanter for at evaluere mikrobiomer i jorde påvirket af jordbearbejdning, afgrødetype og afgrødestadium.

I resultater for nylig offentliggjort i Soil &Tillage Research , rapporterede forskerne, at jordbearbejdning havde mere indflydelse på mikrobielle samfundssammensætning og genmarkører end enten afgrødetype eller afgrødestadium. Sammenlignet med andre jordbearbejdningsmetoder indeholdt jord uden jordbearbejdning færre markørgener for nogle typer lattergas-producerende bakterier, men ingen forskelle i lattergas-nedbrydende bakterier, hvilket tyder på, at jord uden jord kan generere og udsende mindre lattergas.

Bruns, som er medlem af en national taskforce om mikrober og klimaændringer for American Academy of Microbiology, forklarede, at forskningen kunne hjælpe med at sænke udledningen af ​​lattergas.

"Hvis vi kan finde forvaltningspraksis, der øger aktiviteten af ​​bakterier, der nedbryder lattergas til inert nitrogengas," sagde Bruns, "ville gødningskvælstof stadig gå tabt, men som den mere godartede nitrogengas."

Jorden uden jord i dette eksperiment indeholdt mere organisk kulstof i jorden, ifølge Cloutier, som nu er projektleder ved Soil Health Institute med base i Raleigh, North Carolina.

"Vores vigtigste resultater var, at jordbearbejdning resulterer i markante jordmikrobiomer, med jord uden jord, der indeholder forskellige puljer af nitrogen-cirkulerende bakterier. Brug af jordbearbejdning som en kulstofbindingsstrategi kan resultere i kvælstofretentionsfordele, men mere forskning er nødvendig for at forstå, hvordan mikrober påvirker disse kulstof-nitrogen-forhold." + Udforsk yderligere

Undersøgelse finder sammenhænge mellem herbicidresistent ukrudt, jordbearbejdningspraksis og landbrugets drivhusgasemissioner