Wetlands zijn een belangrijk onderdeel van het natuurlijke waterbeheersysteem van de aarde. Het complexe systeem van planten, bodem, en het waterleven dient als een reservoir dat water opvangt en reinigt. Echter, naarmate steden groter werden, veel wetlands werden drooggelegd voor de bouw. In aanvulling, veel stukken land in het Midwesten werden drooggelegd om het gebruik voor landbouw te vergroten om een ​​groeiende wereld te voeden.

Het droogleggen van wetlands ontkoppelde de natuurlijke stroming en het vasthouden van water, een systeem dat al millennia goed heeft gewerkt. Een oplossing voor het droogleggen van wetlands was om deze wetlands in een ander gebied (handiger voor de mens) te herbouwen. Deze worden 'geconstrueerde wetlands' genoemd. In andere gevallen, aangelegde wetlands worden gebouwd om een ​​gebied weer op te bouwen dat niet langer voor landbouw wordt gebruikt.

Hoe deze aangelegde wetlands worden gebouwd en beheerd, kan een grote impact hebben op het milieu. Karla Jarecke en onderzoekers van verschillende universiteiten hebben de impact van wetlands op het broeikasgas methaan bestudeerd.

"Globaal, wetlands zijn de grootste natuurlijke bron van methaan in de atmosfeer, " zegt Jarecke. "Methaan heeft een veel grotere impact dan koolstofdioxide op de opwarming van de aarde - een impact die 25 keer groter is."

Zowel natuurlijke als aangelegde wetlands stoten methaan uit. Vanwege hun aard zijn wetlands, ten slotte, natte bodemmicroben en planten worden gedwongen om te metaboliseren onder anaërobe omstandigheden. En, dit leidt tot methaanproductie.

De bodemmicroben zijn verantwoordelijk voor de productie van methaan in wetlands. Het methaan komt dan via diffusie in de atmosfeer terecht, transport door plantenweefsel, en het incidenteel vrijkomen van gasbellen. De hydrologische stabiliteit van waterrijke bodems, evenals de transportefficiëntie door fabrieken, kan van invloed zijn op hoeveel en hoe vaak methaan uit de bodem vrijkomt.

"Inzicht in de omstandigheden waaronder methaan wordt geproduceerd en vrijkomt in wetlands kan leiden tot oplossingen om de methaanemissies te verminderen, ' zegt Jarecke.

Maar, het bestuderen van grote gebieden zoals wetlands kan onmogelijk blijken. Dus, Jarecke en haar collega's maakten 'mesocosms' van wetlands - beheersbaar, buitenkamers waar de methaanemissies gemakkelijker kunnen worden gemeten. Mesocosms zijn structurele onderzoeksgebieden die de kloof overbruggen tussen laboratoriumstudies en grote veldstudies.

De studie concentreerde zich op twee veelvoorkomende wetlandplanten en hun potentiële rol bij de uitstoot van methaan:moerasplantsoen en noordelijke waterweegbree. Planten en grond werden verzameld in een aangelegd wetland in Dayton, Ohio. Ze werden vervolgens vervoerd naar Lincoln, Nebraska om wetland-mesokosmos te creëren. De Dayton-site was vroeger drooggelegd en gebruikt voor landbouw en werd in 2012 herbouwd als wetland.

De onderzoekers oogstten zaailingen van moerasmelkweed en noordelijke waterweegbree uit het wetland en transplanteerden ze in grond die was verzameld in PVC-buis. Ze bedekten individuele planten met heldere acrylcilinders tijdens gasbemonstering. Dit hielp hen de methaanemissies van de bodem-plant mesocosms te meten en te kwantificeren. Het onderzoek is uitgevoerd in de zomer van 2013.

Naast het vergelijken van de emissies van de twee plantensoorten, de onderzoekers bestudeerden de effecten van hydrologie - of de verzadiging van de bodem. "Terwijl de controles van hydrologie en plantensoorten op methaanemissies afzonderlijk goed zijn bestudeerd, de twee worden zelden samen bestudeerd, ' zegt Jarecke.

Deze recente studie concludeerde dat waterpeil en verzadiging meer invloed hadden op de methaanemissie dan het type plantensoort. Terwijl de methaanemissies verschilden tussen laboratorium-mesokosmossen met waterweegbree en mesokosmos met moerasmelkkruid, methaanemissies verschilden niet in veldmesocosms met elk van de twee soorten. In het veld, bodemverzadiging had een groter effect op de methaanemissie.

Het vinden van plantensoorten die de microbiële methaanproductie verminderen, kan een sleutel zijn tot een beter wetlandbeheer. Bijvoorbeeld, planten die zuurstof aan de wortelzone leveren, kunnen de microbiële methaanproductie onderdrukken. In aanvulling, toekomstig onderzoek is nodig om te begrijpen hoe variërende bodemverzadiging de methaanemissies beïnvloedt. Deze informatie kan waardevol zijn voor het ontwerpen van wetlandtopografie die hydrologische omstandigheden creëert voor meer koolstofopslag en verminderde methaanemissies.

Toekomstig onderzoek kan zich richten op langere perioden. "Methaanemissies veranderen waarschijnlijk naarmate herstelde wetlands volwassen worden, ", zegt Jarecke. "Organische materie uit wortelstelsels, rottende planten en andere materialen zullen zich ophopen. Dit helpt de hydrologische stabiliteit te herstellen. Ander onderzoek geeft aan dat het slechts een paar jaar kan duren om de hydrologische aspecten van een hersteld wetland te herstellen. Echter, biogeochemische en biodiversiteitsaspecten kunnen tientallen jaren of langer duren om te herstellen."

Dit onderzoek is gepubliceerd in de Soil Science Society of America Journal .