Fund kan tilbyde landmænd en måde at reducere skadelige emissioner fra gødet jord

De, der bekymrer sig om Chesapeake Bays sundhed, er bekendt med nitrogen som et væsentligt forurenende stof, hvis overskydende afstrømning til bugtvande kan føre til algeopblomstring og døde zoner med lavt iltindhold. Måske mindre kendt er den væsentlige rolle, som en form for nitrogengas spiller i drivhusopvarmningen og ødelæggelsen af ​​Jordens ozonlag.

Nu, en international gruppe af videnskabsmænd, herunder B.K. Song of William &Mary's Virginia Institute of Marine Science har opdaget, at produktionen af ​​denne potente drivhusgas - kendt som N2O eller lattergas - kan omgås som komplekse nitrogenforbindelser i jorden, vand og gødning nedbrydes til den ureaktive nitrogengas (N2), der udgør det meste af vores atmosfære.

Deres opdagelse, udgivet i en nyere udgave af Videnskabelige rapporter , afslører en helt ny vej i det globale nitrogenkredsløb og kan føre til nye måder for landmænd og andre til at reducere deres udledning af skadelige gasser. Studiets hovedforfatter er Rebecca Phillips fra New Zealands Landcare Research Institute, sammen med Landcare-kollegerne Andrew McMillan, Gwen Grelet, Bevan Weir og Palmada Thilak. Craig Tobias fra University of Connecticut bidrog også til undersøgelsen.

Landbruget bidrager med mere dinitrogenoxid til atmosfæren end nogen anden menneskelig aktivitet - primært gennem kvælstofgødskning. Denne drivhusgas er 300 gange mere effektiv til at fange varme end kuldioxid og 10 gange mere effektiv end metan. Dinitrogenoxid bevæger sig også ind i stratosfæren og ødelægger ozon.

Nuværende visdom hævder, at dinitrogenoxid uundgåeligt produceres, når jorden nitrogen - inklusive gødningskomponenter såsom ammoniak, ammonium, og urinstof - nedbrydes. Det menes også, at denne nedbrydningsproces, kendt som denitrifikation, kræver påvirkning af mikrober og kan kun forekomme i fravær af ilt.

Den nuværende forskning modsiger hver af disse længe bevarede ideer.

"Vores resultater sætter spørgsmålstegn ved antagelsen om, at dinitrogenoxid er et mellemprodukt, der kræves til dannelse af nitrogengas, " siger Phillips. "De sår også tvivl om, hvorvidt mikrobiel produktion af lattergas skal finde sted i fravær af ilt."

"Vi har nu en vej, der ikke kræver mikrober, " tilføjer Song. "Denitrifikationsprocessen kan ske abiotisk, uden behov for bakterier eller svampe."

Holdets opdagelse kan føre til praktiske anvendelser til at mindske påvirkningen af ​​overskydende nitrogen i miljøet, et emne, de fokuserede på, mens de præsenterede deres resultater under et nyligt møde i Washington, D.C., sponsoreret af U.S. Department of Agriculture og National Integrated Water Quality Program.

"Det kan give os en måde at konstruere systemet til at reducere niveauer af fast nitrogen, " siger Song. "Ved at ændre typerne og forholdet mellem nitrogenforbindelser i gødning, du har måske en bedre måde at reducere overskydende nitrogen på, og for at afbøde eutrofiering eller næringsstofberigelse i nærliggende farvande."

Phillips tilføjer, "Yderligere forskning kunne informere landmændene om, hvordan man dyrker jordens organiske stof, der er nyttigt til kvælstofhåndtering. Organiske former for jordkvælstof, såsom affaldsprodukter fra planter og svampe, kunne hjælpe med at omdanne overskydende uorganisk nitrogen - som ellers ville blive udvasket til vand eller udsendes som lattergas - til en form, der ikke er skadelig for miljøet."

Imidlertid, forskerne siger, at der er behov for mere forskning for at teste præcis, hvilke former for organisk nitrogen der er mest effektive. Holdet udvikler nu forslag til yderligere finansiering, der vil give dem mulighed for at undersøge applikationer på gården til at omdanne overskydende nitrogen fra jord og vand til ureaktiv atmosfærisk N2-gas uden at producere N2O. Dette kan give videnskabsfolk mulighed for at udvikle muligheder for at styre skæbnen for landbrugets kvælstof og samtidig undgå drivhusgasemissioner.