Michigan State University forskare har identifierat en ny källa till lustgas, en växthusgas som är mer potent än koldioxid. Den skyldige?

Små bitar av sönderfallande löv i jorden.

Denna nya upptäckt presenteras i det aktuella numret av Naturgeovetenskap , kan hjälpa till att förfina lustgasutsläppsprognoser samt vägleda framtida jordbruks- och markhanteringsmetoder.

"De flesta kväveoxider produceras i mängder teskedstora jordar, och dessa så kallade hot spots kan avge mycket kväveoxid snabbt, "sa Sasha Kravchenko, MSU -anläggning, jord- och mikrobiell vetenskapsman och huvudförfattare till studien. "Men anledningen till förekomsten av dessa hot spots har mystifierat markmikrobiologer sedan det upptäcktes för flera decennier sedan."

En del av irritationen berodde på, till viss del, till forskare som tittar på större rumsliga skalor. Det är svårt att studera och märka ett helt fält som en källa till utsläpp av växthusgaser när källan är gram jord som har nedbrytande löv. Att ändra vyn från kikare till mikroskop hjälper till att förbättra N2O -utsläppsprognoser, som traditionellt är ungefär 50 procent korrekta, i bästa fall. Lustgasens globala uppvärmningspotential är 300 gånger större än koldioxid, och utsläppen drivs till stor del av jordbruksmetoder.

"Det här arbetet belyser vad som driver utsläpp av lustgas från produktiv jordbruksmark, "sa John Schade, en programdirektör för National Science Foundation's program för långsiktig ekologisk forskning, som samfinansierade forskningen med NSF:s jordvetenskapsavdelning. "Vi behöver sådana här studier för att vägleda skapandet av hållbara jordbruksmetoder som är nödvändiga för att mata en växande befolkning med minimal miljöpåverkan."

För att låsa upp hemligheterna för dessa N2O -hotspots, Kravchenko och hennes team tog jordprov från MSU:s Kellogg Biologiska station för långsiktig ekologisk forskning på MSU. Sedan i samarbete med forskare från University of Chicago vid Argonne National Laboratory, de undersökte proverna vid Argonnes synkrotronscanningsanläggningar, en mycket kraftfullare version av en medicinsk CT -skanner. Den kraftfulla röntgenskannern trängde in i jorden och gjorde att laget exakt kunde karakterisera miljöerna där N2O produceras och avges.

"Vi fann att hotspot -utsläpp bara inträffar när stora markporer finns, "Sa Kravchenko." Bladpartiklarna fungerar som små svampar i jorden, suger upp vatten från stora porer för att skapa ett mikrohabitat perfekt för bakterierna som producerar lustgas. "

Inte så mycket N2O produceras i områden där mindre porer finns. Små porer, som i lerjord, håll vattnet tätare så att det inte kan sugas upp av bladpartiklarna. Utan ytterligare fukt, bakterierna kan inte producera så mycket lustgas. Små porer gör det också svårare för gasen som produceras att lämna jorden innan den förbrukas av andra bakterier.

"Denna studie tittade på porernas geometri i jord som en nyckelvariabel som påverkar hur kväve rör sig genom dessa jordar, "sade Enriqueta Barrera, programdirektör i NSF:s avdelning för geovetenskaper. "Att känna till denna information kommer att leda till nya sätt att minska utsläppen av lustgas från jordbruksjord."

Mer specifikt, framtida forskning kommer att granska vilka växtblad som bidrar till högre N2O -utsläpp. Växter med mer kväve i bladen, såsom sojabönor, kommer mer än troligt att avge mer N2O när deras löv bryts ner. Forskare kommer också att titta på blad- och rotegenskaper och se hur de påverkar utsläpp.