İKLİM DENGESİZLİĞİ; TARIMDAN M? CO2' DEN 300 KAT DAHA GÜÇLÜ GAZ : nitröz oksit (N2O).

"Azot dengesiz İnsanlık, Dünya'nın nitrojen döngüsünü dengeden çıkardı. Modern tarımın yükselişinden önce, çiftliklerde bitkilerde bulunan nitrojenlerin çoğu kompost, gübre ve nitrojen gazını (N2) alan ve onu bitkilerin kökleri yoluyla alabilecekleri çözünür bir besin olan amonyuma dönüştüren nitrojen sabitleyen mikroplardan geliyordu. Her şey 1900'lerin başında, muazzam miktarlarda amonyak gübresi üretmek için endüstriyel bir yöntem sağlayan Haber-Bosch sürecinin ilk çıkışıyla değişti . Bu sentetik gübre bolluğu mahsul verimini artırdı ve dünyanın dört bir yanındaki insanları beslemeye yardımcı oldu, ancak bu fazla nitrat ve amonyum çevresel maliyetlerle birlikte geliyor. Amonyak gübresi üretmek , tüm küresel enerji kullanımının yaklaşık % 1'ini ve CO2 emisyonlarının %1.4'ünü oluşturur (süreç, nitrojen gazının ısıtılmasını ve 400 atmosfere kadar basınca maruz bırakılmasını gerektirir, bu nedenle çok enerji yoğundur). Daha da önemlisi, gübre azot oksit emisyonlarının artmasına neden oluyor çünkü çiftçiler azotu yıl boyunca birkaç büyük parti halinde tarlalarına uygulama eğilimindeler ve mahsuller hepsini kullanamıyor."

Gülme gazı olarak bilinen sera gazı emisyonları hızla artıyor. En büyük antropojenik kaynağından emisyonları kesebilir miyiz? BEN Dünyanın sera gazı emisyonlarını azaltma çabasında, gıdamızın kaynağı ön plana çıkıyor. Bunun iyi bir nedeni var: Tarım, insan kaynaklı iklim ısınma emisyonlarının %16 ila 27'sini oluşturuyor . Ancak bu emisyonların çoğu, o tanıdık iklim değişikliği kötü adamı olan karbondioksitten değil. Tamamen başka bir gazdan geliyorlar: nitröz oksit (N2O). New York Üniversitesi'nde besin kirliliği araştırmacısı ve nitrojen kirliliği araştırmalarına ve politika oluşturmaya odaklanan bir kuruluş olan International Nitrogen Initiative'in başkan yardımcısı David Kanter, gülme gazı olarak da bilinen N2O'nun hak ettiği ilgiyi neredeyse görmediğini söylüyor. “Unutulmuş bir sera gazı” diyor. Yine de molekül molekül, N2O, atmosferi ısıtmada karbondioksitten yaklaşık 300 kat daha güçlüdür . Ve CO2 gibi uzun ömürlüdür, parçalanmadan önce gökyüzünde ortalama 114 yıl geçirir. Ozon tabakasını da inceltir. Sonuçta, gülme gazının iklim üzerindeki etkisi şaka değil. Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli'ndeki (IPCC) bilim adamları, azot oksidin sera gazı emisyonlarının yaklaşık %6'sını oluşturduğunu ve bu N2O emisyonlarının yaklaşık dörtte üçünün tarımdan geldiğini tahmin ediyor. Ancak iklim değişikliğine önemli katkısına rağmen, N2O emisyonları iklim politikalarında büyük ölçüde göz ardı edildi . Ve gaz birikmeye devam ediyor. Azot oksit kaynakları ve yutaklarına ilişkin 2020 yılında yapılan bir inceleme, emisyonların son kırk yılda %30 arttığını ve IPCC tarafından açıklanan en yüksek potansiyel emisyon senaryoları dışında hepsini aştığını buldu. Tarım toprağı - özellikle dünyanın yoğun sentetik azotlu gübre kullanımı nedeniyle - başlıca suçludur. Sentetik gübreler, tarımda büyük bir N2O emisyonu kaynağıdır (Kredi: Getty Images) Sentetik gübreler, tarımda büyük bir N2O emisyonu kaynağıdır (Kredi: Getty Images) Bugün bilim adamları, N2O üretimini azaltmak için toprağı işlemenin veya çiftçilik uygulamalarını ayarlamanın çeşitli yollarını arıyorlar. Iowa Eyalet Üniversitesi'nde bir agroekolog ve toprak bilimcisi olan Michael Castellano, "Gübre kullanım verimliliğini artırmak için yapılabilecek her şey büyük olurdu" diyor. Azot dengesiz İnsanlık, Dünya'nın nitrojen döngüsünü dengeden çıkardı. Modern tarımın yükselişinden önce, çiftliklerde bitkilerde bulunan nitrojenlerin çoğu kompost, gübre ve nitrojen gazını (N2) alan ve onu bitkilerin kökleri yoluyla alabilecekleri çözünür bir besin olan amonyuma dönüştüren nitrojen sabitleyen mikroplardan geliyordu. Her şey 1900'lerin başında, muazzam miktarlarda amonyak gübresi üretmek için endüstriyel bir yöntem sağlayan Haber-Bosch sürecinin ilk çıkışıyla değişti . Bu sentetik gübre bolluğu mahsul verimini artırdı ve dünyanın dört bir yanındaki insanları beslemeye yardımcı oldu, ancak bu fazla nitrat ve amonyum çevresel maliyetlerle birlikte geliyor. Amonyak gübresi üretmek , tüm küresel enerji kullanımının yaklaşık % 1'ini ve CO2 emisyonlarının %1.4'ünü oluşturur (süreç, nitrojen gazının ısıtılmasını ve 400 atmosfere kadar basınca maruz bırakılmasını gerektirir, bu nedenle çok enerji yoğundur). Daha da önemlisi, gübre azot oksit emisyonlarının artmasına neden oluyor çünkü çiftçiler azotu yıl boyunca birkaç büyük parti halinde tarlalarına uygulama eğilimindeler ve mahsuller hepsini kullanamıyor.

Bitki kökleri gübreden tüm besin maddelerini almadığında, sera gazı N2O açığa çıkar (Kredi: E. Verhoeven et al/California Tarım 2017/Knowable Magazine) Bitki kökleri gübreden tüm besin maddelerini almadığında, sera gazı N2O açığa çıkar (Kredi: E. Verhoeven et al/California Tarım 2017/Knowable Magazine) Bitki kökleri bu gübreyi temizlemediğinde, bir kısmı tarladan çıkar ve su yollarını kirletir. Geriye kalan, amonyağı nitrite, sonra nitrata ve son olarak da tekrar N2 gazına dönüştüren bir dizi toprak mikropları tarafından tüketilir. Bu işlem sırasında birkaç noktada yan ürün olarak N2O yapılır . Gerçekten toprakta yaşayan bir altın madeni var – Isai Salas-González Bitkilerin ihtiyaç duyduğu anda dikkatli bir şekilde gübre dağıtmak veya azaltılmış azotlu gübre ile verimi korumanın yollarını bulmak bu N2O emisyonlarını azaltacaktır. Bilim adamları bunu yapmanın çeşitli yollarını arıyorlar. Araştırılan stratejilerden biri , tarlalara nerede ve ne zaman azot ekleneceğini ve ne kadarını belirlemek için uzaktan algılama teknolojisini kullanan hassas tarım tekniklerini kullanmaktır. Bir diğeri, mikropların amonyağı nitrata dönüştürme yeteneğini baskılayan, N2O oluşumunu engelleyen ve bitkilerin daha uzun süre kullanması için topraktaki azotu tutan kimyasallar olan nitrifikasyon inhibitörlerini kullanmaktır. Avusturya'daki Uluslararası Uygulamalı Sistemler Analizi Enstitüsü'ndeki araştırmacılar tarafından 2018 yılında yapılan bir tahmine göre, bu iki uygulamanın geniş çapta benimsenmesi, azot oksit emisyonlarını 2030 yılına kadar mevcut yörüngelerinden yaklaşık %26 oranında azaltacaktır . Ancak yazarlar, Paris Anlaşması'nda belirtilenler gibi sera gazı hedeflerine ulaşılmasına yardımcı olmanın bundan daha fazlasını alacağını söylüyor. Bu nedenle, bilim adamları ek stratejiler araştırıyorlar. toprak çözümleri Bir seçenek, nitrojeni sabitleyen bakterilerin fasulye, yer fıstığı ve diğer baklagillerle ortaklaşa yaptığı gibi, bitkilere doğrudan nitrojen sağlamak için belirli mikropların potansiyelinden yararlanmayı içerir. 2020 Yıllık Mikrobiyoloji İncelemesi'nde bitki mikrobiyomu üzerine bir makalenin yazarı ve yakın zamanda Kuzey Carolina Üniversitesi'nde doktorasını tamamlayan bir hesaplamalı biyolog olan Isai Salas-González, "Toprakta gerçekten yaşayan bir altın madeni var" diyor . Şapel tepesi. Bu bağlamda, 2019'dan beri Pivot Bio şirketi, mısır tohumlarının ekildiği oluklara bir aşı döküldükten sonra mahsullerin kökleriyle bir simbiyoz oluşturduğunu söyleyen Pivot Bio Proven adlı bir mikrobiyal ürün pazarlamaktadır. (Şirket sorgum, buğday, arpa ve pirinç için benzer ürünleri piyasaya sürmeyi planlıyor.) Mikroplar, bitki tarafından sızan şekerler karşılığında azotu birer birer kaşıkla besleyerek sentetik gübre ihtiyacını azaltıyor, diyor şef Karsten Temme. Pivot Bio'nun yöneticisi.

Topraktaki mikroplar, bir dizi reaksiyon yoluyla amonyağı parçalar ve bu süreçte sahada ölçülebilen N2O'yu serbest bırakır (Kredi: Getty Images) Topraktaki mikroplar, bir dizi reaksiyon yoluyla amonyağı parçalar ve bu süreçte sahada ölçülebilen N2O'yu serbest bırakır (Kredi: Getty Images) Temme, şirket bilim adamlarının , söz konusu genlerin saha koşullarında doğal olarak aktif olmamasına rağmen, genomunda zaten nitrojen sabitleme yeteneklerine sahip olan Kosakonia sacchari bakterisinin bir türünü izole ederek aşıyı yarattıklarını söylüyor . Bilim adamları, gen düzenleme teknolojisini kullanarak 18 genlik bir diziyi yeniden etkinleştirebildiler, böylece bakteri sentetik gübre varlığında bile nitrojenaz enzimini üretti. Temme, "Bu enzimi yapmaya başlamaları için onları ikna ediyoruz" diyor. Iowa Eyalet Üniversitesi'nde biyojeokimyacı olan Steven Hall, şimdi ürünü, içinde mısır yetişen büyük, çöp kutusu büyüklüğünde kaplarda test ediyor. Araştırmacılar, aşılayıcıyı farklı miktarlarda sentetik gübre ile birlikte toprağa uygular ve mısır verimini, azot oksit üretimini ve kapların tabanından ne kadar nitrat sızdığını ölçer. Denemenin sonuçları henüz açıklanmasa da Hall, mikropların gübre ihtiyacını azalttığı ve böylece nitröz oksit emisyonlarını azalttığı hipotezi için "iyi bir başlangıç ​​desteği" olduğunu söylüyor. toprak işlemesiz Ancak bazı toprak bilimcileri ve mikrobiyologlar, hızlı bir mikrobiyal düzeltmeye şüpheyle bakıyorlar. Kanada'daki Guelph Üniversitesi'nde çevresel mikrobiyoloji yüksek lisans öğrencisi olan Tolu Mafa-Attoye, bunun gibi "biyogübreler"in uygulandıkları toprağa ve çevreye bağlı olarak farklı başarılara sahip olduğunu söylüyor. Örneğin buğdayla ilgili bir saha çalışmasında, ekinleri faydalı mikroplarla aşılamak, bitkilerin büyümesini arttırdı, ancak sadece biraz daha fazla verimle sonuçlandı . Mafa-Attoye'nin Guelph meslektaşları Şubat ayında Frontiers in Sustainable Food Systems'da , mikropların toprak ekolojisini olumsuz etkileyip etkilemeyeceği veya yerel mikropların rekabetinde geride kalıp kalmayacağı gibi pek çok bilinmeyenin olduğunu yazdı. Birleşik Krallık'taki Teesside Üniversitesi'nden bir mikrobiyolog olan Caroline Orr, bir mikrop eklemek yerine, toprakta zaten var olan arzu edilen mikropların büyümesini teşvik etmenin daha mantıklı olabileceğini söylüyor. Pestisit kullanımının azaltılmasının daha çeşitli bir mikrobiyal topluluğa ve daha fazla miktarda doğal nitrojen fiksasyonuna yol açtığını bulmuştur . Ek olarak, azot oksit üretimi karbon, oksijen ve azotun mevcudiyetinden etkilenir ve tümü gübre kullanımı, sulama ve toprak sürmenin ayarlanmasından etkilenir. Örneğin toprak işlemeyi ele alalım. 200'den fazla araştırmanın bir analizi, çiftçilerin arazilerini sürmeyi bıraktıktan veya kestikten sonraki ilk 10 yılda azot oksit emisyonlarının arttığını buldu. Ancak bundan sonra emisyonlar düştü. Analizin ortak yazarlarından ve İsviçre'deki ETH Zürih'te bir agroekolog olan Johan Six, bunun nedeninin, toprakların, üzerlerinden yıllarca süren ekipmanların ardından yoğun şekilde sıkıştırılmış bir durumda başladığını düşünüyor. Ancak zamanla, bozulmamış toprak, daha fazla havanın içeri girmesine izin veren kurabiye kırıntısı benzeri bir yapı oluşturur. Ve yüksek oksijenli ortamlarda, mikroplar daha az nitröz oksit üretir. Bu tür toprak işlemesiz sistemler ayrıca daha fazla karbon depolaması sağlar, çünkü daha az çiftçilik organik karbonun CO2'ye dönüşümünün azalması anlamına gelir ve böylece ek bir iklim faydası sağlar.

Minimum çiftçiliğe geçiş, topraktan N2O emisyonlarının azaltılmasına yardımcı olabilir (Kredi: Getty Images) Minimum çiftçiliğe geçiş, topraktan N2O emisyonlarının azaltılmasına yardımcı olabilir (Kredi: Getty Images) Çiftçilerin verimi korurken gübre ve sudan tasarruf etmeleri ve emisyonları azaltmaları bile mümkün olabilir. Six, California'nın Central Valley'deki domates çiftlikleri üzerine yaptığı araştırmada, azaltılmış toprak işleme ve bitkilere yavaş yavaş azot sızdıran bir damla sulama sistemine sahip çalışma arazilerinin - toprakta birikmiş besin miktarını azaltarak - N2O emisyonlarını geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında %70 oranında azalttığını buldu. yönetilen parseller Bu değişiklikleri uygulayan çiftçi, devletin üst sınır ve ticaret programı aracılığıyla sera gazı azaltımı için de tazminat aldı. Six, doğru teşviklerle çiftçileri emisyonlarını azaltmaya ikna etmenin o kadar da zor olmayabileceğini söylüyor. Missouri'de çiftçi Andrew McCrea, toprak işlemesiz bir sistemde 2.000 dönüm mısır ve soya yetiştiriyor. Bu yıl gübre kullanımını azaltmayı ve Pivot Bio aşılayıcının verimini aşağı yukarı aynı tutup tutamayacağını görmeyi planlıyor. "Bence tüm çiftçiler kesinlikle toprağı önemsiyor" diyor. "Maliyetleri azaltabilirsek, bu da harika." New York Üniversitesi'nden Kanter, politika yapıcılar nitröz oksitle mücadeleye yönelirse, hepimiz için dalgalanan faydalar olacaktır, diyor. Bazıları iklim değişikliğini ele almaktan daha hızlı ve somut olabilir. N2O seviyelerini düşüren aynı önlemler, yerel hava ve su kirliliğinin yanı sıra biyolojik çeşitlilik kayıplarını da azaltır. Kanter, "Bunlar, insanların hemen görüp hissedecekleri şeyler," diyor, "onyıllar ya da yüzyıllar içinde değil, yıllar içinde." -- Bu makale ilk olarak Knowable Magazine'de yayınlanmıştır ve burada izin alınarak yeniden yayınlanmıştır. Bu nedenle, Future Planet hikayelerinin genellikle yaptığı gibi , bu hikayenin karbon emisyonları için bir tahmini yoktur . --