Global studie visar hur växthusgas från jordbruksmarker beror på pH

Kväve i marken omvandlas av mikroorganismer till bland annat lustgas, varav en stor del kommer från processen denitrifikation där nitrat omvandlas till gasformiga kväveföreningar.). Kvävegödsling ökar därför mängden lustgas som avgår från marken till atmosfären. Det är en nästan 300 gånger mer potent växthusgas än koldioxid och står för ca 8 procent av den globala uppvärmningen. Dessutom har lustgasproduktionen ökat under de senaste decennierna. Hur mycket lustgas som emitteras beror bland annat på markens pH-värde. pH påverkar den mikrobiella aktiviteten, sammansättningen av mikrobsamhället och andelen lustgas som bildas vid denitrifikation.

Studien sammanställer 800 experiment

Hur sambandet mellan pH och utsläpp av lustgas fungerar har undersökts i en stor meta-studie som sammanställt data från drygt 800 tidigare experiment. Forskarna har också gjort nya experiment i ogödslade gräsmarker där effekter av markförsurning studerades. En av författarna är professor Sara Hallin från institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi vid SLU.

– Våra analyser visar att markens pH och den så kallade emissionsfaktorn, det vill säga andelen tillsatt kväve som omvandlas till lustgas, inte har ett linjärt samband. Detta beror dels på att aktiviteten hos bakterierna som denitrifierar ökar med stigande pH och är som högst vid neutralt pH, dels på att de mikroorganismer som producerar lustgas gynnas mer än de som konsumerar lustgas vid något lägre pH värden, säger Sara.

Kraftigt underskattade utsläpp

Resultaten utmanar vår förståelse av vad som påverkar emissionsfaktorerna och kan förklara varför de ökar globalt när marken på sikt försuras genom gödsling. Studien visar också att de nuvarande emissionsfaktorer som IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, Förenta nationernas klimatpanel) använder för att beräkna lustgasutsläpp i jordbruksmark kraftigt underskattar utsläppen.

På platser med surare jordar försöker lantbrukarna höja markens pH genom kalkning för att grödorna ska trivas och därmed öka produktionen, men gynnar då alltså samtidigt de lustgasbildande mikrobsamhällena.

– Det kan motverkas genom att kalka lite mer, så pH höjs till åtminstone 6,5, men för många lantbrukare är kalkning förknippat med en ansenlig kostnad. Dessutom är själva kalkningen heller inte oproblematisk eftersom den bidrar till att marken avger mer koldioxid, säger Sara.

Tänkbara lösningar

Finns det då något som kan göras för att bromsa utvecklingen? Sara Hallin medger att det inte finns några enkla lösningar men att det finns koncept värda att försöka utveckla.

– Forskare inom området har identifierat lustgasnedbrytande mikrober som trivs i mycket sura jordar, med pH under 4. Ett förslag är att undersöka om det går att tillsätta eller stimulera sådana mikrober för att minska lustgasutsläppen. Andra möjligheter är att indirekt hindra produktionen av lustgas genom att minimera mängden nitrat i marken eftersom nitrat är den kväveform denitrifierande mikrober omvandlar till lustgas.

Nitrifikationshämmare används i vissa länder för att minska oxidationen av ammonium till nitrat, men de är förbjudna i Sverige. Här behövs det alternativ. Det finns till exempel gräsarter som utsöndrar ämnen med en dämpande effekt på de mikrober som omvandlar ammonium till nitrat. Det kunde vara intressant att utveckla mellangrödor med sådana egenskaper. Andra möjligheter är att gynna mikrober som omvandlar nitrat till ammonium i stället för lustgas.

– Det behövs mer tillämpningsnära forskning för att hitta åtgärder, men även en mer grundläggande förståelse för mikrobsamhällets betydelse för variationer i emissionsfaktorerna för lustgas, avslutar Sara.

Skrivet av Mårten Lind.