Ny metode kan reducere landbrugets drivhusgasudledning betydeligt

Ny forskning fra Norges Biovidenskabelige Universitet (NMBU) og International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) foreslår at bruge jordbakterier til at reducere udledningen af ​​drivhusgasser fra fødevareproduktion. Forskningen er publiceret i tidsskriftet Nature .

Kvælstofgødskning fører til udledning af drivhusgassen lattergas (N₂ O) fra landbrugsjord, der tegner sig for en betydelig del af de samlede drivhusgasemissioner fra landbruget. Det har længe været antaget, at disse N₂ O-emissioner er uundgåelige.

Et internationalt hold af forskere ledet af NMBU har dog opdaget en metode til at reducere disse emissioner. De har identificeret bakterier, der kan "forbruge" lattergas, når det dannes i jorden, hvilket forhindrer gassen i at slippe ud i atmosfæren. Forskerne mener, at denne metode alene har potentialet til at reducere landbrugets udledning af lattergas i Europa med en tredjedel.

N₂ Åh problem

Planter har brug for meget nitrogen for at vokse. Et produktivt landbrug kræver derfor en rigelig tilførsel af kvælstofholdig gødning. Dette var en flaskehals i landbruget, indtil Fritz Haber var pioner inden for teknologi til industriel produktion af kvælstofgødning fra atmosfærisk nitrogen. Denne teknologi har bidraget til, at verdens fødevareproduktion har holdt trit med befolkningstilvæksten i 120 år.

Der er dog mikroorganismer i jorden, som producerer drivhusgassen N₂ O, og befrugtning stimulerer denne produktion.

"Denne drivhusgas har en effekt, der er omkring 300 gange stærkere end CO₂ , og landbruget tegner sig for omkring tre fjerdedele af Europas N₂ O-emissioner," forklarer Wilfried Winiwarter, en af ​​medforfatterne til undersøgelsen og seniorforsker i Pollution Management Research Group under IIASA Energy, Climate, and Environment Program.

"Også globalt er landbruget den primære kilde til dinitrogenoxid i atmosfæren. Dinitrogenoxidemissioner reguleres primært af jordbakterier, hvilket gør reduktionsindsatsen udfordrende på grund af deres undvigende natur," tilføjer han.

Bakterier kan gøre arbejdet

Forskere ved NMBU har i over 20 år forsket i grundforskning i, hvordan mikroorganismer i jorden omdanner kvælstof. De har blandt andet grundigt undersøgt, hvad der sker, når mikroberne ikke har adgang til nok ilt, en tilstand kaldet hypoxi.

Når der sker befrugtning (og under nedbør), bliver nogle dele af jorden hypoksisk. Da mikroberne så ikke har adgang til ilt, er de tvunget til at finde andre måder at få energi på. Mange mikrober kan bruge nitrat i stedet for oxygen, og gennem en proces kaldet denitrifikation omdanner de nitratet til andre gasser. En af disse er lattergas, og på den måde bidrager mikroorganismerne til udledningen af ​​drivhusgasser.

Forskerne har gjort betydelige opdagelser vedrørende reguleringen af ​​denne proces, og de har udviklet en unik måde at studere denitrifikation på. De bruger blandt andet robotløsninger både i laboratoriet og i marken og har udviklet en speciel robot, der kan lave realtidsmålinger af lattergasudledning fra jorden.

Løsningen til at reducere N₂ O-emission er at bruge en speciel type bakterier, der mangler evnen til at producere lattergas, men som kan reducere lattergas til harmløs kvælstofgas (N₂ ).

"Hvis vi dyrker disse mikrober i organisk affald, der bruges som gødning, kan vi reducere N₂ O emissioner. Dette kunne betyde en løsning på problemet med N₂ O-emissioner fra landbruget," siger Lars Bakken, hovedforfatter på undersøgelsen og professor ved NMBU.

"Men det var ikke nemt at finde den rigtige bakterie. Den skal kunne vokse hurtigt i organisk affald, fungere godt i jorden og leve længe nok til at reducere N₂ O-emissioner gennem en hel vækstsæson. Det var også en udfordring at gå fra at teste dette i laboratoriet til at prøve det af i naturen og sikre, at det faktisk reducerede N₂ O-emissioner i marken," tilføjer Bakken.

Forskerholdet arbejder nu på at finde flere bakterier, der forbruger dinitrogenoxid, og på at teste disse i forskellige typer organisk affald, der bruges som gødning verden over. Målet er at finde en bred vifte af bakterier, der kan fungere i forskellige jordtyper og med forskellige gødningsblandinger.

Flere oplysninger: Elisabeth G. Hiis et al., Frigørelse af bakteriel potentiale for at reducere landbrugsjord N₂ O-emissioner, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07464-3

Journaloplysninger: Natur

Leveret af International Institute for Applied Systems Analysis