Forskare har länge vetat att odling utan jordbearbetning minskar erosion och minskar avrinning av vatten och näringsämnen från odlingsfält, men nu tyder en ny studie av ett team av forskare från Penn State på att en begränsning av markstörningar också kan minska utsläppen av lustgas.

En växthusgas som bidrar till klimatförändringarna, dikväveoxid är 300 gånger mer potent än koldioxid. För att lära sig hur ingen jordbearbetning påverkar markmikrober som både producerar och bryter ner lustgas fokuserade forskarna sin studie på ett 40-årigt jordbearbetningsexperiment som har upprätthållits vid Penn State's Russell E. Larson Agricultural Research Center.

"Vi strävade efter att se om nivån av jordbearbetning i det långsiktiga experimentet påverkade markmikroberna som är ansvariga för nettoutsläppen av lustgas", säger teamledaren och studiemedförfattaren Mary Ann Bruns, professor i markmikrobiologi och biogeokemi vid College of Lantbruksvetenskap. "Detta är ett särskilt utmanande mål eftersom många olika bakterier producerar lustgas, men många andra kan omvandla den till en inert kvävgas som inte bidrar till växthuseffekten."

Studien, som leddes av Mara Cloutier, doktorand i markvetenskap och biogeokemi när forskningen genomfördes, samlade in och utvärderade jordprover tagna från tomter som har skötts som no-till, mejselskiva eller moldboard-plöjd-tre jordbearbetning metoder som representerar låg-, mellan- respektive högintensiva nivåer av fysisk störning – under fyra decennier.

Forskarna bedömde jordbakteriesamhällen och denitrifieringsgenmarkörer (DNA-sekvenser som kan användas för att identifiera mikroberarter) i jordar som tagits från majs- och sojabönsgrödor. De samlade också in jordprover i tre tillväxtstadier av majs- och sojabönplantor för att utvärdera mikrobiomer i jordar som påverkas av jordbearbetning, grödatyp och grödastadium.

I resultat som nyligen publicerats i Soil &Tillage Research , rapporterade forskarna att jordbearbetning hade mer inflytande på mikrobiella gemenskapssammansättning och genmarkörer än antingen grödatyp eller grödastadium. Jämfört med andra bearbetningsmetoder, innehöll markfri jord färre markörgener för vissa typer av dikväveoxidproducerande bakterier men inga skillnader i dikväveoxidnedbrytande bakterier, vilket tyder på att jordar utan jord kan generera och avge mindre lustgas.

Bruns, som är medlem i en nationell arbetsgrupp för mikrober och klimatförändringar för American Academy of Microbiology, förklarade att forskningen kan hjälpa till att minska lustgasutsläppen.

"Om vi ​​kan hitta hanteringsmetoder som ökar aktiviteten hos bakterier som bryter ned dikväveoxid till inert kvävgas," sa Bruns, "skulle gödselkväve fortfarande gå förlorat, men som den mer godartade kvävgasen."

Jorden utan jord i detta experiment innehöll mer organiskt kol i jorden, enligt Cloutier, som nu är projektledare vid Soil Health Institute, baserat i Raleigh, North Carolina.

"Våra huvudsakliga resultat var att jordbearbetning resulterar i distinkta markmikrobiomer, med jordar utan jord som innehåller olika pooler av kvävecirkulerande bakterier. Att använda ingen jordbearbetning som en kolbindningsstrategi kan resultera i kväveretentionsfördelar, men mer forskning behövs för att förstå hur mikrober påverkar dessa kol-kväve-förhållanden." + Utforska vidare

Studien finner samband mellan ogräsresistenta ogräs, bearbetningsmetoder och utsläpp av växthusgaser från jordbruket