Das Team bewertet landwirtschaftliche Managementpraktiken anhand einer neuen Lachgas-Bilanzierungsmethode

Unter den Treibhausgasen ist Lachgas (N2O) ein Trottel. Da das Treibhauspotenzial 273-mal höher ist als das von Kohlendioxid, könnte die Reduzierung von N2O einen großen Unterschied machen. Doch bevor Abhilfemaßnahmen ergriffen werden können, ist es wichtig zu verstehen, woher die Verbindung kommt.

Die meisten Analysen deuten darauf hin, dass die Landwirtschaft weltweit die Hauptquelle von N2O ist. Aber es gibt viele Variablen in der Landwirtschaft – Art der Ernte und Düngemittel, Bodenbeschaffenheit, Konservierungspraktiken und mehr – die sich auf die N2O-Emissionen auswirken können. Eine aktuelle Urbana-Champaign-Studie der University of Illinois bietet eine umfassende Erklärung dieser Faktoren und kommt unter anderem zu dem Ergebnis, dass eine langfristige Direktsaat die N2O-Emissionen wirksam senken kann.

Die Studie trägt den Titel „Schätzung der N2O-Bodenemissionen, die durch den Einsatz organischer und anorganischer Düngemittel verursacht werden, unter Verwendung eines regressionsbasierten metaanalytischen Tier-2-Ansatzes für US-Agrarflächen“. veröffentlicht In Wissenschaft der gesamten Umwelt

„Unsere Analyse ermöglicht es uns, Praktiken zu identifizieren, die in bestimmten Regionen gut funktionieren, und Programme einschließlich aufstrebender Ökosystemdienstleistungsmärkte zu fördern, um effektives Management zu belohnen“, sagte Studienmitautorin Michelle Wander, Professorin in der Abteilung für natürliche Ressourcen und Umweltwissenschaften, Teil von das College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) in Illinois.

Wander sagt, dass die bisherige N2O-Bilanzierung entweder zu grob war und nicht in der Lage war, bestimmte landwirtschaftliche Faktoren zu bestimmen, die die Emissionen beeinflussen; oder zu kompliziert, was zeitaufwändige Berechnungen und komplexe Algorithmen erfordert. Deshalb strebte Yushu Xia, die bei Wander promovierte, in ihrer Analyse einen Mittelweg an.

„Wir waren motiviert, die Lücke zwischen zu einfachen (Tier-1) und zu komplizierten (Tier-3) Ansätzen zu schließen, also haben wir eine Tier-2-Bilanzierung entwickelt. Wir haben eine große Metadatenbank gesammelt, die fast 2.000 Beobachtungen aus landwirtschaftlichen Flächen in den USA enthält. „um relativ genaue Schätzungen ohne komplizierte Algorithmen oder den Einsatz von Supercomputern zu erhalten“, sagte Xia, jetzt Lamont-Assistenzprofessorin für Forschung an der Columbia University.

Xia erstellte ihre Metadatenbank aus veröffentlichten Studien und öffentlichen Datenbanken und bezog dabei Prädiktoren wie Bodeneigenschaften, Topographie, Anbausysteme, Düngemitteltypen, Klimafaktoren und Management ein. Sie untersuchte die N2O-Emissionen auf monatlicher und nicht auf jährlicher Basis, um saisonale Unterschiede in den Flussraten zu erfassen. Das Team berücksichtigte auch Unterschiede innerhalb der US-Regionen, um herauszufinden, ob Gruppen wie das Ecosystem Services Market Consortium Programme auf bestimmte Bereiche zuschneiden sollten.

Von den in die Analyse einbezogenen Managementpraktiken war die Direktsaat am signifikantesten und beständigsten mit reduzierten N2O-Emissionen über Zeit und Raum verbunden. Die Autoren weisen jedoch schnell darauf hin, dass sich die Direktsaat in diesem Zusammenhang auf etwas ganz Spezifisches bezieht.

Wander erklärt, dass die Bezeichnung „Direktsaat“ irreführend sein kann, da Rotations- oder Wechselsaat nicht die gleiche Wirkung hat wie echte Langzeit-Direktsaat. Letzteres führt zu einer komplexeren Bodenstruktur, einschließlich stabiler Makroporen, die dazu beitragen können, die Produktion von Treibhausgasen zu reduzieren.

Wander sagte: „In unserer Analyse unterschieden sich die Praktiken der reduzierten Bodenbearbeitung hinsichtlich der N2O-Emissionen erheblich, was zeigt, dass sie kein Allheilmittel sind. Nur ein echtes Direktsaat-Management konnte die Emissionen dauerhaft senken.“

Auch die Art des Düngemittels und die Bodenbeschaffenheit waren wichtige Faktoren.

„Die Art des Düngemittels machte einen großen Unterschied“, sagte Xia. „Zum Beispiel verursachte Flüssigmist viel mehr Emissionen im Vergleich zu Festmist, der ein langsamer freisetzendes Produkt ist. Wasserfreier Ammoniak hatte die höchsten Emissionen der von uns bewerteten Düngemitteltypen, aber die Emissionen aus dieser Quelle waren sehr unterschiedlich.“

Es gibt Dinge, die das Management nicht ändern kann. Die Analyse ergab beispielsweise, dass Böden mit feinerer Textur mehr N2O emittieren als Böden mit grober Textur. Außerdem wurden wichtige regionale Unterschiede in der Wechselwirkung von Bodentextur und Wasser identifiziert.

„Bodenmikroben verarbeiten Stickstoff auf komplexe Weise, und Bodenfeuchtigkeit und -beschaffenheit können einen großen Unterschied darin machen, ob das Endprodukt der mikrobiellen Verarbeitung harmloses Distickstoff oder das Treibhausgas Lachgas ist“, sagte Xia. „Wir müssen darüber nachdenken, wie wir die Emissionen für bewässerte und nicht bewässerte Systeme am besten verwalten können, aber wir sind noch nicht am Ziel.“

Während die Analyse mehrere Schlüsselfaktoren identifizierte, die zu landwirtschaftlichen N2O-Emissionen beitragen, und Lücken identifizierte, die durch weitere Forschung geschlossen werden müssen, liegt der eigentliche Wert der Studie in der Verbesserung der älteren Tier-1-Methode, ohne dass die enormen Rechenressourcen der Tier-3-Bilanzierung erforderlich sind. Die Metadatenbank kann jedoch zur Kalibrierung und Validierung von Tier-3-Studien verwendet werden; Zu diesem Zweck haben die Autoren es mit anderen Mitgliedern der Forschungsgemeinschaft geteilt.

„Um Landwirte für ihre Verantwortung gerecht zu belohnen, müssen wir wissen, wo und wann Praktiken die Treibhausgasemissionen reduzieren können“, sagte Wander. „Wir zeigen, dass die allgemeine lineare Modellierung ein praktischer Tier-2-Ansatz ist, auf den sich politische Entscheidungsträger bei der Abgabe von Empfehlungen verlassen können.“