Lystgass fra jordbruk. Lars Bakken - Hva er jordbruk? - N-strømmer i jordbruk/matproduksjon - Hvordan dannes lystgass? - nitrifikasjon - denitrifikasjon - regulering - Hva kan vi gjøre? - på prosessnivå - på økosystemnivå - gjødsling - maten vi spiser UMB Nitrogen Group: http://www.umb.no/nitrogengroup/ http://www.umb.no/nitrogengroup/ Core members: Åsa Frostegård, Peter Dörsch, Linda Bergaust, Binbin LIU Hanna Silvennoinen, Alice Budai, Shahid Nadeem, Jing ZHU, Qu ZHI, Daniel Mania, Signe Borgen, Lars Molstad, Junaid Hassan, Trygve Fredriksen Hva er jordbruk? - Domestisering av planter og dyr - ”Voldtekt” av naturlige økosystem - sivilisasjonens vugge Agroøkosystem: - redusert diversitet (?) - ”juvenilisert” - endret biogeokjemi, N, P først og fremst.. ”Samfunn”: - Tette samfunn, merverdi, lagdelte samfunn, rik elite fattige ”slaver”, skrift, matematikk, teknologi , krig (les J Diamond: Guns germs and steel) Jordbruk innebærer inngrep i den naturlige N omsetning Juvenilisering av økosystemet: en stor andel av mineralisert nitrogen oksideres før det tas opp av planter. I motsetning til et uberørt system hvor N sirkulerer i redusert form. Jordbruk innebærer inngrep i den naturlige N omsetning NO3- er bevegelig i jordmarix NH4+ sitter fast på jordpartikler Åpen åker: lange perioder uten aktive planter ⇒NO3 akkumulerer ⇒NO3 vaskes ut med vanntransp. Jordbruk innebærer inngrep i den naturlige N omsetning Oksidering av NH4 til NO3 kalles nitrifikasjon og er en ”nøkkelfunksjon ” i N-syklus: - Autotrofe bakterier og ”arker” - langsomme og sensitive, få arter - lager N2O og leverer NO3 til denitrifiserende bakterier … som også lager N2O N2O, 0.1-0,3% av oksidert N O2 NH3 O2 NO2 - Ammoniakk oksidasjon -AOB/AOA - to stegs oksidasjon via hydroxylamin (NH2OH) -Kan inhiberes ved kjemikalier (Nserve el.l.) Har gener for denitrifikasjon => kan produsere N2O under mikroaerobe betingelser N-serve: 2-klor 6-triklor-metyl-pyridin NO3 Nitritt-oksidasjon - NOB - mer robust funksjon enn amox -Har noen av genene for denitrifikasjon Kan bakterier ”reversere” nitrifikasjon? O2 O2 NO2 - NH3 NO3 - NO Svært mange bakterer gjør det.. N2O Hvorfor? N2 Denitrifikasjon er en overlevings-strategi: når oksygenet er brukt opp vil strikt aerobe organismer ha behov for alterntive elektronakseptorer NO3 - NO2- NO N2O N2 O2? DNA: nar nir nor nos NO3 NO2- - NAR NO NIR NOR N2O N2OR N2 NO3 NO2- - NAR NO NIR NOR N2O nosZ+/-?? Bakterier uten nos-genet finnes i naturen Mange som har genet, ”velger” ofte å ikke uttrykke det - Er nos et vesentlig bidrag til ”fitness”? NO3 NO2- - NAR NO NIR NOR N2O N2OR N2 Produkt-ratio N2O/(N2O+N2) avgjøres av relativ N2OR aktivitet. N2O/(N2O+N2) kan være nær 1 (100% N2O!) under ugunstige forhold => stort utslipp av N2O Hva er ”gunstig” og hva kan vi gjøre for å sikre dette? Po2 nar nir nor nos NO3 Æ NO2 ÆNO ÆN2O ÆN2 Kanskje vi kan kalke bort N2O-problemet? Ikke så enkelt… pH-reguleringen av N2O/N2-produktratio er observert under standard anoksiske betingelser … forholdene varierer mer under naturlige forhold …. Vi trenger bevis under naturlige forhold => Må ut på åkeren og måle N2O emisjon. UP CO Plantevekst Jord-prosesser - C- & N modell - N2O modell Snow cover Water stress Driving data Soil moisture Frost/thaw Soil temp. Water transport SPN-modellen for beregning av nitratutvaskingen: ”Driver”: innstråling, nedbør, temperatur (været!) Beregnet økologisk ”fotavtrykk” av kornproduksjon. (Signe Kynding Borgen, upublisert) Simulering av 30 års økologisk ”stockless” korn-produksjon med varierende innslag av eng i omløpet. Foreløpige beregninger for økologisk kornproduksjon uten husdyr (”stockless”), basert på simulering med SPN-modellen (30 års periode simulert, kalibrering mot målte NO3 innhold i jorden gjennom flere år) Varabler beregnet: Produksjon av korn Årlig emisjon av N2O Årlig endring i jordens innhold av organiske karbon -Omregnet til CO2-ekvivalenter - mg CO2-ekvivalenter pr kg korn beregnet => ”matens fotavtrykk”. Virkning av endret driftsform på ”klimapådrivet”, gCO2-ekvivalenter pr kg korn *: • HUMUS-balansen (C-sekvestrering): ~ -100 (ganske sikker!) • N2O-emisjon: ~ -1000 (svært usikker!) * = virkning av mer eng i omløpet (1-2 år med eng pr 5årig vekstksifte) . Matfatets betydning: Mennesket er en omnivor Vi velger trofisk nivå Andelen kjøtt bestemmer hvor mye gjødsel-N som brukes for vårt diett ⇒Andelen kjøtt bestemmer hvor mye lystgass som produseres, (på gården eller andre steder hvor nitrogenet havner) N2 Biosphere nitrogen equilibrium? Denitrification equals nitrogen fixati ⇒The stoichiometry N2O/N2 matter ⇒ atmospheric N2O depends on regu networks in denitrifying bacteria N2+NO+N20 nar nir nor nos NO3 Æ NO2 ÆNO ÆN2O ÆN2 Quo vadis? Don Quijote & Sancho Panza (Daumier)
© Copyright 2024