Wetenschappers van de Michigan State University hebben een nieuwe bron van lachgas ontdekt, een broeikasgas dat krachtiger is dan koolstofdioxide. De boosdoener?

Kleine stukjes ontbindende bladeren in de grond.

Deze nieuwe ontdekking staat in het huidige nummer van Natuur Geowetenschappen , zou kunnen helpen bij het verfijnen van de voorspellingen van de stikstofoxide-emissie en als leidraad voor toekomstige landbouw- en bodembeheerpraktijken.

"Het meeste lachgas wordt geproduceerd in theelepeltjes grond, en deze zogenaamde hotspots kunnen snel veel lachgas uitstoten, " zei Sasha Kravchenko, MSU-fabriek, bodem- en microbiële wetenschapper en hoofdauteur van de studie. "Maar de reden voor het optreden van deze hotspots heeft bodemmicrobiologen verbijsterd sinds het enkele decennia geleden werd ontdekt."

Een deel van de ergernis was te wijten, gedeeltelijk, voor wetenschappers die naar grotere ruimtelijke schalen kijken. Het is moeilijk om een ​​heel veld te bestuderen en te labelen als een bron van broeikasgasemissies als de bron gram grond is met ontbindende bladeren. Het veranderen van het beeld van een verrekijker naar een microscoop zal de voorspellingen van de N2O-emissie helpen verbeteren. die traditioneel ongeveer 50 procent nauwkeurig zijn, op zijn best. Het aardopwarmingsvermogen van lachgas is 300 keer groter dan dat van koolstofdioxide, en emissies worden grotendeels veroorzaakt door landbouwpraktijken.

"Dit werk werpt een nieuw licht op de oorzaak van de uitstoot van lachgas door productieve landbouwgronden, " zei John Schade, een programmadirecteur voor het Long-Term Ecological Research-programma van de National Science Foundation, die het onderzoek medefinancierde met de afdeling aardwetenschappen van NSF. "We hebben studies als deze nodig om de creatie van duurzame landbouwpraktijken te begeleiden die nodig zijn om een ​​groeiende menselijke bevolking te voeden met een minimale impact op het milieu."

Om de geheimen van deze N2O-hotspots te ontrafelen, Kravchenko en haar team namen bodemmonsters van MSU's Kellogg Biological Station Long-term Ecological Research-site. Vervolgens, in samenwerking met wetenschappers van de Universiteit van Chicago in het Argonne National Laboratory, ze onderzochten de monsters in de synchrotron-scanfaciliteiten van Argonne, een veel krachtigere versie van een medische CT-scanner. De krachtige röntgenscanner drong door in de bodem en stelde het team in staat om de omgevingen waar N2O wordt geproduceerd en uitgestoten nauwkeurig te karakteriseren.

"We ontdekten dat hotspot-emissies alleen plaatsvinden als er grote bodemporiën aanwezig zijn, "Zei Kravchenko. "De bladdeeltjes werken als kleine sponsjes in de grond, water opzuigen uit grote poriën om een ​​micro-habitat te creëren die perfect is voor de bacteriën die lachgas produceren."

In gebieden met kleinere poriën wordt niet zo veel N2O geproduceerd. kleine poriën, zoals in kleigronden, houd het water steviger vast zodat het niet door de bladdeeltjes kan worden opgenomen. Zonder extra vocht, de bacteriën zijn niet in staat om zoveel lachgas te produceren. Kleine poriën maken het ook moeilijker voor het geproduceerde gas om de grond te verlaten voordat het door andere bacteriën wordt geconsumeerd.

"Deze studie keek naar de geometrie van poriën in bodems als een belangrijke variabele die van invloed is op hoe stikstof door die bodems beweegt, " zei Enriqueta Barrera, programmadirecteur van de afdeling aardwetenschappen van NSF. "Het kennen van deze informatie zal leiden tot nieuwe manieren om de uitstoot van lachgas uit landbouwbodems te verminderen."

Specifieker, toekomstig onderzoek zal nagaan welke plantenbladeren bijdragen aan een hogere N2O-emissie. Planten met meer stikstof in hun bladeren, zoals sojabonen, zullen meer dan waarschijnlijk meer N2O afgeven als hun bladeren ontbinden. Ook gaan onderzoekers kijken naar blad- en wortelkenmerken en hoe deze de emissies beïnvloeden.