Våtmarker är en viktig del av jordens naturliga vattenhanteringssystem. Det komplexa växtsystemet, jord, och vattenlevande liv fungerar som en reservoar som fångar upp och rengör vatten. Dock, som städer har expanderat, många våtmarker dränerades för konstruktion. Dessutom, många markområden i Mellanvästern dränerades för att öka användningen av jordbruk för att föda en växande värld.

Dränering av våtmarker kopplade bort det naturliga flödet och retentionen av vatten, ett system som hade fungerat bra i årtusenden. En lösning för våtmarksdränering var att bygga om dessa våtmarker i ett annat område (mer bekvämt för människor). Dessa kallas "konstruerade våtmarker." I andra fall, konstruerade våtmarker byggs för att återuppbygga ett område som inte längre används för jordbruk.

Hur dessa konstruerade våtmarker byggs och hanteras kan göra stor miljöpåverkan. Karla Jarecke och forskare från flera universitet har studerat våtmarks påverkan på metan från växthusgaser.

"Globalt sett våtmarker är den största naturliga metankällan till atmosfären, "säger Jarecke." Metan har en mycket större påverkan än koldioxid på den globala uppvärmningen - en påverkan 25 gånger större. "

Både naturliga och konstruerade våtmarker avger metan. På grund av deras natur - våtmarker är, trots allt, våt - jordmikrober och växter tvingas metabolisera under anaeroba förhållanden. Och, detta leder till metanproduktion.

Jordmikroberna ansvarar för produktionen av metan i våtmarker. Metan kommer sedan till atmosfären via diffusion, transport genom växtvävnad, och den episodiska frisättningen av gasbubblor. Den hydrologiska stabiliteten hos våtmarksjordar, liksom transporteffektiviteten genom anläggningar, kan påverka hur mycket och hur ofta metan släpps ut från jorden.

"Att förstå under vilka förhållanden metan produceras och släpps ut i våtmarker kan leda till lösningar för att minska metanutsläpp, säger Jarecke.

Men, Att studera stora områden som våtmarker kan visa sig omöjligt. Så, Jarecke och hennes kollegor gjorde "mesokosmos" av våtmarker - hanterbara, utomhuskammare där metanutsläpp lättare kunde mätas. Mesokosmer är strukturforskningsområden som överbryggar klyftan mellan labstudier och stora fältstudier.

Studien fokuserade på två vanliga våtmarker och deras potentiella roll i metanutsläpp:träskmjölk och norra vattenbanan. Växter och jordar samlades in från en konstruerad våtmark i Dayton, Ohio. De transporterades sedan till Lincoln, Nebraska för att skapa våtmark mesokosmer. Dayton -platsen hade tidigare tömts och använts för jordbruk och byggdes om som våtmark 2012.

Forskarna skördade plantor av sumpmjölk och norra vattenbanan från våtmarken och transplanterade dem i jordar som samlats i PVC -rör. De täckte enskilda anläggningar med klara akrylcylindrar under gasprovtagning. Detta hjälpte dem att mäta och kvantifiera metanutsläpp från mark-växt mesokosmer. Studien utfördes sommaren 2013.

Förutom att jämföra utsläppen från de två växtarterna, forskarna studerade effekterna av hydrologi - eller jordens mättnad. "Även om kontrollerna av hydrologi och växtarter på metanutsläpp är individuellt välstuderade, de två studeras sällan tillsammans, säger Jarecke.

Denna färska studie drog slutsatsen att vattennivå och mättnad påverkade metanutsläpp mer än typen av växtarter. Medan metanutsläpp skilde sig mellan laboratoriemesokosmos med vattenbanan och mesokosm med träskmjölk, metanutsläpp skilde sig inte åt i fältmesokosmos med var och en av de två arterna. På fältet, markmättnad hade en större effekt på metanutsläpp.

Att hitta växtarter som minskar mikrobiell metanproduktion kan vara en nyckel till bättre hantering av våtmarker. Till exempel, växter som levererar syre till rotzonen kan undertrycka mikrobiell metanproduktion. Dessutom, framtida forskning behövs för att förstå hur varierande markmättnad påverkar metanutsläpp. Denna information kan vara värdefull för att utforma våtmarkstopografi som skapar hydrologiska förutsättningar för ökad kollagring och minskade metanutsläpp.

Framtida forskning kan fokusera på längre perioder. "Metanutsläpp förändras sannolikt när återställda våtmarker mognar, "säger Jarecke." Organisk materia från rotsystem, sönderfallande växter och andra material kommer att byggas upp. Detta hjälper till att återställa hydrologisk stabilitet. Annan forskning tyder på att det kan ta bara några år att återställa hydrologiska aspekter av en återställd våtmark. Dock, biogeokemiska aspekter och biologisk mångfald kan ta årtionden eller längre att återhämta sig. "

Denna forskning publicerades i Soil Science Society of America Journal .