Lachgas is een krachtig broeikasgas. Het aardopwarmingsvermogen kan tot 300 keer groter zijn dan dat van CO₂ over een periode van 100 jaar. Wereldwijd is meer dan de helft van de door de mens veroorzaakte uitstoot van stikstofoxide afkomstig van de landbouw. Vermindering van de stikstofbemesting en verbetering van de stikstofgebruiksefficiëntie van gewassen zijn daarom belangrijke maatregelen bij klimaatbescherming.

Een internationaal team, gecoördineerd door het Vienna Metabolomics Centre (VIME) van de Universiteit van Wenen, presenteert nu een nieuw concept in Trends in Plant Science waarmee de efficiëntie van stikstofbemesting wordt verhoogd en de uitstoot van stikstofoxide (N₂ O) verminderd.

Het belangrijkste doel van deze nieuwe studies, voortbouwend op vele jaren onderzoek, is om boeren een beter economisch alternatief te bieden, waarbij ze biologische remmers van gewassen kunnen gebruiken in plaats van sterk vervuilende chemische meststoffen. Een belangrijke taak van het onderzoek is om het complexe wortel-bodem-microbioom-ecosysteem beter te begrijpen en om technologische platforms te ontwikkelen die een wortel-bodembalans kunnen gebruiken voor duurzame landbouw van de volgende generatie. Het internationale team onder leiding van de Universiteit van Wenen heeft nu een belangrijke stap in deze richting gezet.

Micro-organismen in de bodem produceren broeikasgassen

De achtergrond van het onderzoek is een proces in de plantenteelt dat het schadelijke broeikasgas nitrificatie produceert. Micro-organismen in de bodem zetten de stikstofmeststof om in stikstofoxide en andere stoffen. Om dit tegen te gaan worden in de landbouw nitrificatieremmers gebruikt, die de nitrificatie van de stikstofhoudende meststof kunnen vertragen.

Deze remmers worden door het IPCC aanbevolen als middel om klimaatverandering tegen te gaan en worden al in de landbouw gebruikt; maar ze kunnen ook nadelen hebben, zoals slechte efficiëntie, niet biologisch afbreekbaar en giftig voor het milieu. Er zijn echter ook natuurlijk voorkomende, zogenaamde biologische nitrificatieremmers (BNI):plantenwortels kunnen bijvoorbeeld verbindingen afscheiden met een vergelijkbare werking die een remmende werking hebben op de nitrificerende micro-organismen in de bodem.

Nieuwe benadering voor efficiënter zoeken naar natuurlijke nitrificatieremmers

Het Vienna Metabolomic Center (VIME) met deelname van het Japan International Research Centre for Agricultural Sciences (JIRCAS) presenteert nu een nieuwe aanpak waarmee de natuurlijke vertraging in het nitrificatieproces beter kan worden begrepen en gebruikt.

De systeembioloog en ecoloog Wolfram Weckwerth, directeur van VIME en hoofdauteur van de studie, legt uit dat "met een nieuwe en holistische methodologische benadering we een nieuw hoofdstuk openen in het begrijpen van de interactie tussen wortelexsudaten van planten en de nitrificatieremmende verbindingen in de bodem en bovenal ontwikkelen we planten die dit proces efficiënter uitvoeren. Idealiter leveren deze gewassen niet alleen ons basisvoedsel, maar kunnen ze ook de negatieve klimaatgasbalans in de landbouw aanzienlijk verbeteren."

Arindam Ghatak, ook ecoloog aan de Universiteit van Wenen en een van de hoofdauteurs van de studie, voegt eraan toe dat "het belangrijk is om de stoffen die vrijkomen door de plantenwortels te karakteriseren en om de interactie met de bodemorganismen te ontcijferen. Met behulp van complexe metabolomics-analyseplatforms, kunnen we de boodschapperstoffen van de wortels testen en dus hun potentieel om het nitrificatieproces te remmen of te voorkomen. Dit is mogelijk door gebruik te maken van OMICS-technologieën zoals proteomics en metabolomics."