Kontroll av lystgassutslipp kan gjøre landbruket mer klimavennlig

Aina Lundon Russenes har i sin doktorgrad undersøkt N2O-utslipp (lystgass) fra jordbruket i Norge. Hun peker også på forslag til tiltak som kan redusere mengden utslipp.

Kontroll av lystgassutslipp kan gjøre landbruket mer klimavennlig

Nitrogen er essensielt for alt liv på jorda, og et viktig mineralgjødsel. I takt med stigende befolkningstall og økt matbehov har bruken av reaktivt nitrogen økt betraktelig, spesielt de siste årene. Reaktivt nitrogen brukes om en rekke nitrogenforbindelser som støtter vekst direkte eller indirekte.

– Som resultat ser vi nå økt nitrogenbasert forurensing over hele verden, sier ph.d.-kandidat Aina Lundon Russenes.

I sin avhandling har Russenes jobbet med å øke vår forståelse av prosessene som leder fram til N2O-utslipp fra jordbruket i Norge, og hvordan disse utslippene potensielt kan reduseres. 

Viktig klimagass

Lystgass, eller N2O, er en type reaktivt nitrogen som er et biprodukt av gjødsling i jordbruket. Gassen er den tredje viktigste klimagassen, og konsentrasjonen i atmosfæren har økt betraktelig. Lystgass har et globalt oppvarmingspotensial omlag 300 ganger høyere enn CO2 sett i et hundreårsperspektiv. Lystgass er også hovedårsaken til nedbrytning av ozon i stratosfæren.

Globalt kan 6-8% av den menneskeskapte drivhusgasseffekten tilskrives lystgass, og av dette igjen kommer 60% fra planteproduksjon i jordbruket.

– En reduksjon av N2O-utslippet fra jordbruket kan derfor være et viktig tiltak for å stabilisere N2O-andelen i atmosfæren, og ikke minst for å redusere klimagassavtrykket fra matproduksjonen, forklarer Russenes.

Forstå omgivelsenes rolle

N2O dannes gjennom mikrobielle prosesser i jord. Nitrifikasjon, mikrobiell oksidasjon av NH4+ til NO3-, og denitrifikasjon, mikrobiell reduksjon av NO3- til N2, regnes som de viktigste prosessene som forårsaker økte N2O-utslipp.

– Det er derfor viktig å forstå hvordan eksterne faktorer kontrollerer andelen av N2O som slippes ut i atmosfæren ved omdannelsen av nitrogen gjennom nitrifikasjon og denitrifikasjon, sier Russenes. Særlig gjelder dette for denitrifikasjon, som er den eneste kjente prosessen som kan omdanne N2O til harmløst di-nitrogen (N2).

Fra Aina Russenes' feltarbeid: Kammer som måler utslipp fra åkeren.

Fra Aina Russenes' feltarbeid: Kammer som måler utslipp fra åkeren.

Photo
Aina Russenes

Tett koblet til pH

Russenes’ resultater viste at N2O-utslippene korrelerte negativt med pH målt i felt i perioder der omgivelsenes forhold favoriserte denitrifikasjon.

– Dette viser at sammenhengen mellom pH og N2O-utslipp også gjelder for vanlig jordbruksjord, særlig utenfor vekstsesongen, selv ved liten variasjon i pH, sier hun.

Hun forteller videre at optimalisering av jordas pH kan derfor være en effektiv måte å redusere N2O-utslipp fra jordbruket. 

Kvalitetsforbedring uten økte utslipp

Delgjødsling med nitrogen i vårhvete ga betydelig høyere avlinger og bedre avlingskvalitet enn ledd som ikke ble gjødslet eller som bare ble gjødslet ved såing. Det var imidlertid ingen forskjell i avlingsrelaterte N2O-utslipp mellom ulike mengder N tilført ved delgjødsling.

– Dette viser at en optimal gjødsling kan bedre kvaliteten uten økte utslipp av N2O, sier hun.  

Utslipp gjennom hele året

I Norge slippes det ut betydelige mengder N2O også utenfor vekstsesongen.

– Mengden N-gjødsel gitt i veksesongen i et ettårig feltforsøk påvirket ikke utslippene av N2O gjennom vinteren, sier Russenes.

– Men det var imidlertid en betydelig økning i N2O-konsentrasjonen i det øvre jordlaget under snødekke gjennom vinteren.

Hun forklarer videre at denne økningen trolig hadde sitt opphav i mineralisering (frigjøring av N) fra planterester og/eller annet organisk materiale i det øvre jordlaget under et snødekke som virket isolerende og forhindret frost i jorda. Når snøen smelter blir de akkumulerte mengdene N2O frigjort.

– I tillegg dannes det en betydelig andel lystgass i forbindelse med tining og snøsmelting.

Dette er prosesser som er vanskelig å kontrollere. For å minimere utslippene er det viktig å sørge for at forholdene for fullstendig denitrifikasjon (reduksjon av N2O til N2) er til stede. Denne omdanningen er pH-avhengig.

– Optimalisering av pH-en kan altså redusere andelen N2O som slippes ut når snøen smelter om våren, sier Russenes. 

Langtidseffekter av dyrkingssystemer

Russenes’ resultater viste også at langtidseffektene av ulike dyrkingssystemer påvirket jordas potensielle nitrifikasjon og denitrifikasjon, samt produksjon og konsumering av N2O.

Gjentatt tilførsel av organisk materiale som husdyrgjødsel eller planterester og bruk av fangvekster eller eng i omløpet økte den mikrobielle aktiviteten i jorda.

– Dette førte til økt potensiell N2O-produksjon fra denitrifikasjon, men påvirket ikke potensielt lystgassutslipp fra nitrifikasjon tilsvarende.

I systemene med kløverrik eng ble det observert høyere nitrifikasjonspotensial. Rask omdanning av mineralisert NH4+ til NO3- i disse systemene kan derfor føre til økte utslipp av N2O. 

Minimer denitrifikasjon

Russenes’ avhandling viser at denitrifikasjon bidrar med en betydelig høyere andel av N2O-utslippene enn nitrifikasjon.

– Hovedfokuset for jordbruket bør derfor være å minimere denitrifikasjonen, sier hun.

– Men der N2O først har blitt dannet i jorda, er det viktig å sørge for en så effektiv reduksjon av N2O til N2 som mulig, for å minimere N2O utslippene til atmosfæren. 

Aina Lundon Russenes forsvarer sin avhandling «Lystgassutslipp og -omsetning innen jordbruket i Sørøst-Norge» den 25. juni, 2020. Prøveforelesning og disputas strømmes live. Du kan lese mer om hvordan du følger dem her.

 

Published 18. juni 2020 - 16:53 - Updated 24. juni 2020 - 9:43