Hållbart jordbruk kan minska utsläppen av lustgas. Kredit:övergödning och hypoxi/Flickr, CC BY-SA
Lustgas (N 2 O) (mer känt som skrattgas) är en kraftfull bidragsgivare till den globala uppvärmningen. Det är 265 gånger mer effektivt för att fånga upp värme i atmosfären än koldioxid och tömmer vårt ozonskikt.
Mänskligt driven N 2 O -utsläppen har ökat oförminskat i många decennier, men vi kan ha allvarligt underskattat med hur mycket. I en artikel publicerad idag Naturens klimatförändringar , vi fann att de globala utsläppen är högre och växer snabbare än vad som rapporteras.
Även om det är klart dåliga nyheter för kampen mot klimatförändringar, vissa länder visar framsteg mot att minska N 2 O -utsläpp, utan att ge avkall på de otroliga grödor som kvävegödsel tillåter. Dessa länder erbjuder insikter för resten av världen.
Den gröna revolutionen
Det finns ett antal naturliga och mänskliga källor till N 2 O -utsläpp, som varit relativt stabila i årtusenden. Dock, i början av 1900-talet utvecklades Haber-Bosch-processen, tillåter industrin att kemiskt syntetisera molekylärt kväve från atmosfären för att skapa kvävegödsel.
Detta framsteg satte igång den gröna revolutionen, en av vår tids största och snabbaste mänskliga revolutioner. Skördeavkastningen över hela världen har ökat många gånger på grund av användningen av kvävegödsel och andra förbättrade jordbruksmetoder.
Men när jorden utsätts för rikligt kväve i sin aktiva form (som i gödselmedel), mikrobiella reaktioner äger rum som frigör N 2 O -utsläpp. Den obegränsade användningen av kvävegödselmedel, därför, skapat en enorm ökning av utsläppen.
N 2 O är den tredje viktigaste växthusgasen efter koldioxid och metan. Förutom att fånga värme, det tömmer ozon i stratosfären, bidrar till ozonhålet. När den väl släpptes ut i atmosfären, N 2 O förblir aktiv i mer än 100 år.
N₂O -koncentrationer (delar per miljard) i luft från Cape Grim Baseline Air Pollution Station (Tasmanien, Australien) och luft som finns i bubblor fångade i firn och is från Law Dome, Antarktis. N₂O -koncentrationer från dessa två platser återspeglar globala koncentrationer, inte lokala förhållanden. Upphovsman:BoM/CSIRO/AAD.
Spåra utsläpp från ovan
Konventionell analys av N 2 O -utsläpp från mänsklig verksamhet uppskattas från olika indirekta källor. Detta inkluderar land-för-land rapportering, global kvävegödselproduktion, arealen av kvävebindande grödor och användning av gödselmedel.
Vår studie använde istället faktiska atmosfäriska koncentrationer av N 2 O från dussintals övervakningsstationer över hela världen. Vi använde sedan atmosfärisk modellering som förklarar hur luftmassor rör sig över och mellan kontinenter för att utläsa de förväntade utsläppen från specifika regioner.
Vi hittade globala N 2 O -utsläppen har ökat under de senaste två decennierna och den snabbaste tillväxten har varit sedan 2009. Kina och Brasilien är två länder som sticker ut. Detta är förknippat med en spektakulär ökning av användningen av kvävegödselmedel och expansionen av kvävebindande grödor som sojabönor.
Vi hittade också de utsläpp som rapporterats för dessa två länder, baserat på en metod som utvecklats av mellanstatliga panelen för klimatförändringar, är betydligt lägre än de som härleds från N 2 O -nivåer i atmosfären över dessa regioner.
Denna felaktighet tycks bero på att utsläppen i dessa regioner är proportionellt högre än användningen av kvävegödsel och gödsel. Detta är ett avsteg från det linjära förhållandet som används för att rapportera utsläpp från de flesta länder.
Det verkar finnas en nivå av kväve förbi vilket växter inte längre effektivt kan använda det. När tröskeln väl har passerat i odlingsland, N 2 O -utsläppen växer exponentiellt.
N₂O -utsläpp från jordbruket uppskattade med hjälp av IPCC:s utsläppsfaktorer (blått), den beräknade emissionsfaktorn i denna studie (grön), och genomsnittet av de atmosfäriska inversionerna i denna studie (svart). Upphovsman:Thompson et al. 2019 Naturens klimatförändring
Att vända trenderna
Minska N 2 O -utsläpp från jordbruket kommer att vara mycket utmanande, med tanke på den förväntade globala befolkningstillväxten, livsmedelsbehov och biomassabaserade produkter inklusive energi.
Dock, alla framtida utsläppsscenarier som överensstämmer med Parisavtalets mål kräver N 2 O -utsläpp för att sluta växa och, i de flesta fallen, att minska-mellan 10% och 30% i mitten av seklet.
Intressant, utsläppen från USA och Europa har inte ökat på över två decennier, men skördeavkastningen i dessa regioner ökade eller förblev stabil. Båda regionerna har skapat starka bestämmelser till stor del för att förhindra överskott av kväve i jordar och i vattenvägar.
Dessa områden och andra studier har visat framgången för ett mer hållbart jordbruk för att minska utsläppen samtidigt som grödorna ger högre avkastning och ekonomiska vinster på gårdsnivå.
Det finns en hel verktygslåda med alternativ för att öka kväveförbrukningseffektiviteten och minska N 2 O -utsläpp:precisionstillämpningar av kväve i rum och tid, användningen av N-fixerande grödor vid rotationer, minskad eller ingen jordbearbetning, förebyggande av vattentäppning, och användningen av nitrifikationshämmare.
Lagstiftningsramar har visat win-win-resultat i ett antal länder. Med intelligenta anpassningar till olika nationers och regioners behov, de kan också arbeta någon annanstans.
Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln. 
