باکتری های خاک و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کشاورزی

پایگاه خبری DA1news: تحقیقات جدید دانشگاه علوم زیستی نروژ (NMBU) و موسسه بین المللی علوم کاربردی (IIASA) استفاده از باکتری های خاک را برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از تولید مواد غذایی پیشنهاد می کند.
به گزارش گروه علمی اخبار روزانه کشاورزی، لقاح نیتروژن منجر به انتشار گازهای گلخانه ای اکسید نیتروژن (N2O) از خاک های کشاورزی می شود که بخش قابل توجهی از کل انتشار گازهای گلخانه ای از کشاورزی را تشکیل می دهد. مدت‌ها تصور می‌شد که انتشار N2O غیرقابل اجتناب است.

با این حال، یک تیم بین المللی از محققان به رهبری NMBU روشی را برای کاهش این انتشارات کشف کرده اند. آن‌ها باکتری‌هایی را شناسایی کرده‌اند که می‌توانند اکسید نیتروژن را هنگام تشکیل در خاک «مصرف» کنند و از خروج گاز به اتمسفر جلوگیری کنند. محققان معتقدند که این روش به تنهایی پتانسیل کاهش انتشار اکسید نیتروژن کشاورزی در اروپا را تا یک سوم دارد. این یافته ها در مجله Nature در 29 می منتشر شد.

مشکل N2O

گیاهان برای رشد به نیتروژن زیادی نیاز دارند. بنابراین، یک کشاورزی مولد نیاز به عرضه فراوان کود نیتروژن دار دارد. این یک گلوگاه در کشاورزی بود تا اینکه دانشمند آلمانی فریتز هابر پیشگام فناوری تولید صنعتی کود نیتروژن از نیتروژن اتمسفر شد. این فناوری کمک کرده است که تولید مواد غذایی در جهان به مدت 120 سال با رشد جمعیت همگام شود.

با این حال، میکروارگانیسم هایی در خاک وجود دارند که گاز گلخانه ای N2O را تولید می کنند و لقاح باعث تحریک این تولید می شود.

ویلفرید وینیوارتر، یکی از نویسندگان این مطالعه و محقق ارشد مدیریت آلودگی توضیح می‌دهد: «این گاز گلخانه‌ای تأثیری حدود 300 برابر قوی‌تر از CO2 دارد و کشاورزی حدود سه چهارم از انتشار N2O اروپا را تشکیل می‌دهد. گروه تحقیقاتی برنامه انرژی، آب و هوا و محیط زیست IIASA.

همچنین، در سطح جهانی، کشاورزی منبع اولیه اکسید نیتروژن در جو است. وینیوارتر اضافه می کند که انتشار اکسید نیتروژن بیش از هر چیز توسط باکتری های خاک تنظیم می شود و تلاش های کاهش را به دلیل ماهیت گریزان آنها چالش برانگیز می کند.

باکتری ها می توانند این کار را انجام دهند

محققان NMBU بیش از 20 سال است که در مورد چگونگی تبدیل نیتروژن توسط میکروارگانیسم‌های موجود در خاک تحقیقات اساسی انجام داده‌اند. آنها، از جمله موارد دیگر، به طور کامل بررسی کرده اند که وقتی میکروب ها به اکسیژن کافی دسترسی ندارند، چه اتفاقی می افتد، وضعیتی که هیپوکسی نامیده می شود.

هنگامی که کوددهی اتفاق می افتد (و در هنگام بارندگی)، برخی از قسمت های خاک دچار هیپوکسی می شوند. از آنجایی که میکروب‌ها به اکسیژن دسترسی ندارند، مجبورند راه‌های دیگری برای دریافت انرژی بیابند. بسیاری از میکروب ها می توانند از نیترات به جای اکسیژن استفاده کنند و از طریق فرآیندی به نام نیترات زدایی، نیترات را به گازهای دیگر تبدیل می کنند. یکی از آنها اکسید نیتروژن است و به این ترتیب میکروارگانیسم ها به انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کنند.

محققان به اکتشافات قابل توجهی در مورد تنظیم این فرآیند دست یافته اند و روش منحصر به فردی را برای مطالعه نیترات زدایی ایجاد کرده اند. آنها از جمله راه حل های رباتیک هم در آزمایشگاه و هم در میدان استفاده می کنند و یک ربات ویژه ساخته اند که می تواند در زمان واقعی میزان انتشار اکسید نیتروژن از خاک را اندازه گیری کند.

راه حل کاهش انتشار N2O استفاده از نوع خاصی از باکتری است که توانایی تولید اکسید نیتروژن را ندارد اما می تواند اکسید نیتروژن را به گاز نیتروژن بی ضرر (N2) کاهش دهد.

لارس باکن، نویسنده اصلی این مطالعه و استاد NMBU می گوید: “اگر این میکروب ها را در زباله های آلی که به عنوان کود استفاده می شود رشد دهیم، می توانیم انتشار N2O را کاهش دهیم. این می تواند به معنای راه حلی برای مشکل انتشار N2O از کشاورزی باشد.”

“اما یافتن باکتری مناسب آسان نبود. این باکتری باید بتواند به سرعت در زباله های آلی رشد کند، در خاک عملکرد خوبی داشته باشد و به اندازه کافی عمر کند تا انتشار N2O را در طول یک فصل رشد کاهش دهد. همچنین حذف از آن چالشی بود. باکن می افزاید: آزمایش آن در آزمایشگاه برای آزمایش آن در طبیعت و اطمینان از کاهش انتشار N2O در میدان.

تیم تحقیقاتی اکنون در حال کار برای یافتن باکتری های بیشتری است که اکسید نیتروژن را مصرف می کنند و آنها را در انواع مختلف زباله های آلی مورد استفاده به عنوان کود در سراسر جهان آزمایش می کنند. هدف یافتن طیف وسیعی از باکتری ها است که می توانند در انواع مختلف خاک و با مخلوط کودهای مختلف عمل کنند.

 

ترجمه: مرتضی تمدنی