Nedbrydende blade er en overraskende kilde til drivhusgasser

Michigan State University forskere har fundet en ny kilde til lattergas, en drivhusgas, der er mere potent end kuldioxid. Synderen?

Små stumper af nedbrydende blade i jorden.

Denne nye opdagelse er omtalt i det aktuelle nummer af Natur Geovidenskab , kunne hjælpe med at forfine forudsigelser af lattergasemissioner samt vejlede fremtidens landbrugs- og jordforvaltningspraksis.

"Det meste dinitrogenoxid produceres i teskefulde mængder jord, og disse såkaldte hot spots kan hurtigt afgive meget lattergas, " sagde Sasha Kravchenko, MSU anlæg, jord- og mikrobiel videnskabsmand og hovedforfatter af undersøgelsen. "Men årsagen til forekomsten af ​​disse hot spots har mystificeret jordmikrobiologer siden det blev opdaget for flere årtier siden."

En del af irritationen skyldtes, delvis, til forskere, der ser på større rumlige skalaer. Det er svært at studere og mærke en hel mark som en kilde til drivhusgasemissioner, når kilden er gram jord, der rummer nedbrydende blade. Ændring af visningen fra kikkert til mikroskop vil hjælpe med at forbedre forudsigelser af N2O-emissioner, som traditionelt er omkring 50 procent nøjagtige, i bedste fald. Dinitrogenoxids globale opvarmningspotentiale er 300 gange større end kuldioxid, og emissioner er i høj grad drevet af landbrugspraksis.

"Dette arbejde kaster nyt lys over, hvad der driver emissioner af lattergas fra produktive landbrugsområder, sagde John Schade, en programdirektør for National Science Foundations langsigtede økologiske forskningsprogram, som samfinansierede forskningen med NSF's geovidenskabsafdeling. "Vi har brug for undersøgelser som denne for at guide skabelsen af ​​bæredygtige landbrugsmetoder, der er nødvendige for at brødføde en voksende menneskelig befolkning med minimal miljøpåvirkning."

For at låse op for hemmelighederne bag disse N2O-hotspots, Kravchenko og hendes team tog jordprøver fra MSU's Kellogg Biological Station Long-term Ecological Research site. Derefter i samarbejde med forskere fra University of Chicago ved Argonne National Laboratory, de undersøgte prøverne ved Argonnes synkrotronscanningsfaciliteter, en meget mere kraftfuld version af en medicinsk CT-scanner. Den kraftfulde røntgenscanner trængte ind i jorden og tillod teamet at præcist karakterisere de miljøer, hvor N2O produceres og udsendes.

"Vi fandt ud af, at hotspot-emissioner kun sker, når der er store jordporer til stede, "Sagde Kravchenko." Bladpartiklerne fungerer som små svampe i jorden, opsuger vand fra store porer for at skabe et mikrohabitat, der er perfekt for de bakterier, der producerer dinitrogenoxid."

Der produceres ikke så meget N2O i områder, hvor der er mindre porer. Små porer, som i lerjord, holde vand mere tæt, så det ikke kan opsuges af bladpartiklerne. Uden yderligere fugt, bakterierne er ikke i stand til at producere så meget lattergas. Små porer gør det også sværere for den producerede gas at forlade jorden, før den forbruges af andre bakterier.

"Denne undersøgelse så på geometrien af ​​porer i jord som en vigtig variabel, der påvirker, hvordan nitrogen bevæger sig gennem disse jordarter, " sagde Enriqueta Barrera, programdirektør i NSFs geovidenskabsafdeling. "At kende disse oplysninger vil føre til nye måder at reducere emissionen af ​​lattergas fra landbrugsjorde."

Mere specifikt, fremtidig forskning vil gennemgå, hvilke planteblade der bidrager til højere N2O -emissioner. Planter med mere nitrogen i bladene, såsom sojabønner, vil højst sandsynligt afgive mere N2O, når deres blade nedbrydes. Forskere vil også se på blad- og rodkarakteristika og se, hvordan de påvirker emissionerne.