Team evaluerer landbrugsforvaltningspraksis i ny lattergasregnskabsmetode

Som drivhusgasser forsvinder, vil lattergas (N₂ O) er en doozy. Med et globalt opvarmningspotentiale, der er 273 gange større end kuldioxid, hvilket mindsker N₂ O kunne gøre en stor forskel. Men før afhjælpning kan ske, er det vigtigt at forstå, hvor forbindelsen kommer fra.

De fleste analyser peger på landbruget som den største kilde til N₂ O globalt. Men der er en masse variabler inden for landbruget – afgrøde- og gødningstype, jordstruktur, bevaringspraksis og mere – som kan påvirke N₂ O emissioner. En nylig University of Illinois Urbana-Champaign undersøgelse giver en omfattende redegørelse for disse faktorer, idet den blandt andet finder, at langsigtet no-till management effektivt kan skære N₂ O-emissioner.

Undersøgelsen, "Estimering af jord N₂ O-emissioner induceret af input af organisk og uorganisk gødning ved hjælp af en Tier-2, regressionsbaseret meta-analytisk tilgang for amerikanske landbrugsområder," er udgivet i Science of the Total Environment

"Vores analyse gør os i stand til at identificere praksisser, der fungerer godt i specifikke regioner og tilskynde programmer, herunder nye markeder for økosystemtjenester til at belønne effektiv forvaltning," sagde studiets medforfatter Michelle Wander, professor i Institut for Naturressourcer og Miljøvidenskab, en del af College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) i Illinois.

Wander siger forrige N₂ O-regnskabet har enten været for råt, ude af stand til at udpege specifikke landbrugsfaktorer, der påvirker emissioner; eller for kompliceret, hvilket kræver tidskrævende beregninger og komplekse algoritmer. Det er derfor, Yushu Xia, der afsluttede sin doktorgrad med Wander, sigtede efter en mellemvej i sin analyse.

"Vi var motiverede til at udfylde hullet mellem alt for forsimplede (Tier-1) og alt for komplicerede (Tier-3) tilgange, så vi udviklede Tier-2-regnskaber. Vi indsamlede en stor metadatabase, som har næsten 2.000 observationer fra amerikanske landbrugsområder, for at få relativt præcise estimater uden komplicerede algoritmer eller brug af supercomputere," sagde Xia, nu Lamont-assistentforsker ved Columbia University.

Xia skabte sin metadatabase ud fra publicerede undersøgelser og offentlige databaser, og hun trak forudsigelser ind, herunder jordegenskaber, topografi, afgrødesystemer, gødningstyper, klimafaktorer og forvaltning. Hun kiggede på N₂ O-emissioner på månedlig snarere end årlig basis for at fange sæsonmæssige forskelle i fluxrater. Holdet overvejede også forskelle inden for amerikanske regioner for at se, om grupper som Ecosystem Services Market Consortium burde skræddersy programmer til specifikke områder.

Af forvaltningspraksis inkluderet i analysen var no-till den mest signifikante og konsekvente forbundet med reduceret N₂ O emissioner på tværs af tid og rum. Men forfatterne er hurtige til at påpege, at no-till i denne sammenhæng refererer til noget meget specifikt.

Wander forklarer, at etiketten "ingen jordbearbejdning" kan være vildledende, fordi rotationsbearbejdning eller alternativ jordbearbejdning ikke har samme effekt som ægte, langsigtet jordbearbejdning. Sidstnævnte fører til mere kompleks jordstruktur, herunder stabile makroporer, der kan hjælpe med at reducere produktionen af ​​drivhusgasser.

Wander sagde:"I vores analyse varierede praksis med reduceret jordbearbejdning meget med hensyn til N₂ O-emissioner, der viser, at de ikke er en sølvkugle. Kun ægte no-till management bragte konsekvent emissionerne ned."

Gødningstype og jordstruktur var også vigtige faktorer.

"Gødningstype gjorde en stor forskel," sagde Xia. "For eksempel forårsagede flydende gylle meget mere udledning sammenlignet med fast gødning, som er et langsommere frigivet produkt. Vandfri ammoniak havde den højeste emission af de gødningstyper, vi vurderede, men emissionerne fra den kilde var meget varierende."

Der er nogle ting, ledelsen ikke kan ændre på. For eksempel viste analysen, at jord med finere tekstur udleder mere N₂ O end jord med grov tekstur. Den identificerede også vigtige regionale forskelle i, hvordan jordstruktur og vand interagerer.

"Jordmikrober behandler nitrogen på komplekse måder, og jordens fugtighed og tekstur kan gøre en stor forskel med hensyn til, om slutproduktet af mikrobiel forarbejdning er harmløst dinitrogen eller drivhusgassen lattergas," sagde Xia. "Vi er nødt til at tænke på den bedste måde at håndtere emissioner for kunstvandede og ikke-vandede systemer, men vi er der ikke endnu."

Mens analysen pegede på flere nøglefaktorer, der bidrager til landbrugets N₂ O-emissioner og identificerede huller, der skal udfyldes med yderligere forskning, er undersøgelsens reelle værdi i at forbedre den ældre Tier-1-metode uden at kræve de massive beregningsressourcer i Tier-3-regnskab. Metadatabasen kan dog bruges til at kalibrere og validere Tier-3 undersøgelser; forfatterne har delt det med andre i forskningsmiljøet for at gøre det.

"For retfærdigt at belønne landmænd for forvaltning, er vi nødt til at vide, hvor og hvornår praksis kan reducere drivhusgasemissioner," sagde Wander. "Vi viser, at generel lineær modellering er en praktisk Tier-2-tilgang, som politikere kan stole på for at komme med anbefalinger."

Flere oplysninger: Yushu Xia et al., Estimering af jord-N2O-emissioner induceret af organiske og uorganiske gødningsinputs ved hjælp af en Tier-2, regressionsbaseret meta-analytisk tilgang for amerikanske landbrugsområder, Science of The Total Environment (2024). DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.171930

Journaloplysninger: Science of the Total Environment

Leveret af University of Illinois College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES)