Hvordan landmænd kunne gøde mere effektivt

Dinitrogenoxid er en kraftig drivhusgas. Dens globale opvarmningspotentiale kan være op til 300 gange så stor som CO₂ over en 100-årig periode. På verdensplan kommer mere end halvdelen af ​​de menneskeskabte kvælstofoxidemissioner fra landbruget. En reduktion af den anvendte kvælstofgødning og en forbedring af kvælstofforbrugseffektiviteten for afgrøder er derfor vigtige tiltag i klimabeskyttelsen.

Et internationalt hold, koordineret af Vienna Metabolomics Center (VIME) ved Wiens Universitet, præsenterer nu et nyt koncept i Trends in Plant Science hvormed effektiviteten af ​​nitrogengødskning øges og emissionen af ​​nitrogenoxid (N₂ O) reduceret.

Hovedformålet med disse nye undersøgelser, der bygger på mange års forskning, er at tilbyde landmændene et bedre økonomisk alternativ, hvor de kan bruge biologiske hæmmere fra afgrøder i stedet for stærkt forurenende kemiske gødninger. En vigtig opgave for forskningen er bedre at forstå det komplekse rod-jords-mikrobiom-økosystem og at udvikle teknologiske platforme, der kan bruge en rod-jord-balance til bæredygtigt næste generations landbrug. Det internationale hold ledet af universitetet i Wien har nu taget et vigtigt skridt i denne retning.

Mikroorganismer i jorden producerer drivhusgasser

Baggrunden for undersøgelsen er en proces i plantedyrkning, der producerer den skadelige drivhusgas kendt som nitrifikation. Mikroorganismer i jorden omdanner kvælstofgødningen til nitrogenoxid og andre stoffer. For at modvirke dette bruges nitrifikationshæmmere i landbruget, som kan bremse nitrifikationen af ​​den kvælstofholdige gødning.

Disse inhibitorer anbefales af IPCC som et middel til at afbøde klimaændringer og bliver allerede brugt i landbruget; men de kan også have ulemper, såsom dårlig effektivitet, ikke-biologisk nedbrydelige og giftige for miljøet. Der findes dog også naturligt forekommende, såkaldte biologiske nitrifikationshæmmere (BNI):Planterødder kan fx eksudere forbindelser med en lignende effekt, som virker hæmmende på de nitrificerende mikroorganismer i jorden.

Ny tilgang til mere effektiv søgning efter naturlige nitrifikationshæmmere

Vienna Metabolomic Center (VIME) med deltagelse af Japan International Research Center for Agricultural Sciences (JIRCAS) præsenterer nu en ny tilgang, hvormed den naturlige afmatning i nitrifikationsprocessen bedre kan forstås og bruges.

Systembiologen og økologen Wolfram Weckwerth, direktør for VIME og hovedforfatter af undersøgelsen, forklarer, at "med en ny og holistisk metodologisk tilgang åbner vi et nyt kapitel i forståelsen af ​​samspillet mellem rodeksudater fra planter og de nitrifikationshæmmende forbindelser i jorden og frem for alt udvikler vi planter, der udfører denne proces mere effektivt. Ideelt set vil disse afgrøder ikke kun levere vores basisfødevarer, men kan også forbedre den negative klimagasbalance i landbruget markant."

Arindam Ghatak, der også er økolog ved universitetet i Wien og en af ​​hovedforfatterne til undersøgelsen, tilføjer, at "det er vigtigt at karakterisere de stoffer, der frigives af planterødderne og at afkode interaktionen med jordens organismer. Ved hjælp af komplekse metabolomics analyseplatforme, kan vi teste røddernes messenger-stoffer og dermed deres potentiale til at hæmme eller forhindre nitrifikationsprocessen. Dette er muligt ved at bruge OMICS-teknologier som proteomics og metabolomics."