Gli scienziati della Michigan State University hanno individuato una nuova fonte di protossido di azoto, un gas serra più potente dell'anidride carbonica. Il colpevole?

Piccoli frammenti di foglie in decomposizione nel terreno.

Questa nuova scoperta è presente nell'attuale numero di Geoscienze naturali , potrebbe aiutare a perfezionare le previsioni sulle emissioni di protossido di azoto e guidare le future pratiche agricole e di gestione del suolo.

"La maggior parte del protossido di azoto viene prodotta in volumi di terreno delle dimensioni di un cucchiaino, e questi cosiddetti punti caldi possono emettere molto protossido di azoto rapidamente, "ha detto Sasha Kravchenko, impianto MSU, scienziato del suolo e microbico e autore principale dello studio. "Ma la ragione del verificarsi di questi punti caldi ha sconcertato i microbiologi del suolo da quando è stata scoperta diversi decenni fa".

Parte della vessazione era dovuta, in parte, agli scienziati che guardano a scale spaziali più grandi. È difficile studiare ed etichettare un intero campo come fonte di emissioni di gas serra quando la fonte sono grammi di terreno che ospita foglie in decomposizione. Cambiare la vista dal binocolo ai microscopi aiuterà a migliorare le previsioni sulle emissioni di N2O, che tradizionalmente sono accurati circa il 50 percento, al massimo. Il potenziale di riscaldamento globale del protossido di azoto è 300 volte maggiore del biossido di carbonio, e le emissioni sono in gran parte guidate dalle pratiche agricole.

"Questo lavoro getta nuova luce su ciò che determina le emissioni di protossido di azoto dai terreni agricoli produttivi, " ha detto John Schade, un direttore del programma per il programma di ricerca ecologica a lungo termine della National Science Foundation, che ha cofinanziato la ricerca con la divisione di scienze della terra di NSF. "Abbiamo bisogno di studi come questo per guidare la creazione di pratiche agricole sostenibili necessarie per nutrire una popolazione umana in crescita con un impatto ambientale minimo".

Per svelare i segreti di questi hotspot N2O, Kravchenko e il suo team hanno prelevato campioni di suolo dal sito di ricerca ecologica a lungo termine della stazione biologica Kellogg della MSU. Quindi, in collaborazione con scienziati dell'Università di Chicago presso l'Argonne National Laboratory, hanno esaminato i campioni presso le strutture di scansione del sincrotrone di Argonne, una versione molto più potente di uno scanner TC medico. Il potente scanner a raggi X è penetrato nel terreno e ha permesso al team di caratterizzare con precisione gli ambienti in cui viene prodotto ed emesso N2O.

"Abbiamo scoperto che le emissioni di punti caldi si verificano solo quando sono presenti grandi pori del suolo, " Kravchenko ha detto. "Le particelle fogliari agiscono come minuscole spugne nel terreno, assorbendo l'acqua dai pori dilatati per creare un micro-habitat perfetto per i batteri che producono il protossido di azoto."

Non viene prodotto tanto N2O nelle aree in cui sono presenti pori più piccoli. Pori piccoli, come nei terreni argillosi, trattenere l'acqua più strettamente in modo che non possa essere assorbita dalle particelle fogliari. Senza ulteriore umidità, i batteri non sono in grado di produrre tanto protossido di azoto. I piccoli pori rendono anche più difficile per il gas prodotto lasciare il terreno prima di essere consumato da altri batteri.

"Questo studio ha esaminato la geometria dei pori nei terreni come una variabile chiave che influenza il modo in cui l'azoto si muove attraverso quei terreni, " disse Enriqueta Barrera, direttore del programma nella divisione di scienze della terra della NSF. "Conoscere queste informazioni porterà a nuovi modi per ridurre l'emissione di protossido di azoto dai terreni agricoli".

Più specificamente, la ricerca futura esaminerà quali foglie delle piante contribuiscono a maggiori emissioni di N2O. Piante con più azoto nelle foglie, come la soia, molto probabilmente emetteranno più N2O mentre le loro foglie si decompongono. I ricercatori esamineranno anche le caratteristiche delle foglie e delle radici e vedranno come influenzano le emissioni.