Revizuieste articolul

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

ABSTRACT

Emisiile de oxid de azot (N2O) din solurile agricole reprezintă mai mult de 10% din emisiile de gaze cu efect de seră din Noua Zeelandă. Depunerea de urină a animalelor determină pierderi de N2O din aceste soluri. S-a speculat că compușii cu azot non-ureei (UNC) din urina rumegătoare ar putea reduce sau inhiba emisiile de N2O ale peticului de urină. Cu toate acestea, presupunem că UNC nu va avea niciun efect asupra emisiilor de N2O datorită degradării lor potențiale rapide de către plante și microbi ai solului. Revizuirea noastră sugerează că metaboliții secundari ai plantelor (PSM) au mai multe șanse să joace un rol în reducerea emisiilor de N2O, deoarece mulți PSM au proprietăți antimicrobiene cunoscute. Aucubin, găsit în Plantago, și izotiocianați, găsiți în Brassica, s-a demonstrat că inhibă un pas cheie în producția de N2O. Studiile viitoare ar trebui să exploreze această lacună de cercetare promițătoare prin evaluarea furajelor pentru potențiali inhibitori ai PSM-urilor, evaluarea dacă PSM-urile sunt excretate în urină după consum și determinarea dacă concentrațiile excretale de PSM sunt suficiente pentru a reduce emisiile de N2O.

pentru

Introducere

În Noua Zeelandă, agricultura este forma predominantă de utilizare a terenurilor și contribuie cu mai mult de 65% din exporturile naționale (Statistics New Zealand 2013). Bovinele și ovinele, ambele specii de rumegătoare, sunt cele mai frecvente animale păscute în Noua Zeelandă, cu aproximativ 30 de milioane de oi, 6,7 milioane de bovine de lapte și 3,7 milioane de bovine de vită crescute pe un total de 2,1 milioane de hectare (Statistics New Zealand 2014). Aceste animale rumegătoare sunt pășunate în principal pe sisteme de pășuni de raia și trifoi alb, cu hrană suplimentară de iarnă furnizată, după cum este necesar. Deși trifoiul furnizează aceste pășuni cu azot (N) prin fixare de N, se folosește substanțial utilizarea îngrășămintelor de N pentru a menține productivitatea acestor sisteme intensive (Gruber & Galloway 2008; Parfitt și colab. 2008, 2012). În Noua Zeelandă, utilizarea îngrășămintelor cu uree a crescut de cinci ori din 1995 și depășește în prezent 530.000 de tone pe an (Statistics New Zealand 2014). Acest îngrășământ N stimulează creșterea plantelor, dar este redistribuit în ecosistemul pășunilor pășunate de rumegătoarele care pășesc, prin consumul de plante-N și excreția de urină-N și fecale-N, care poate duce la pierderea de N prin numeroase căi, descris mai jos (Sutton și colab. 2011; Cameron și colab. 2013).

Prezentare generală a dinamicii petelor de urină în sistemele de pășuni pășunate

Încărcarea azotului sub petele de urină a bovinelor poate ajunge până la 1000 kg N ha -1, în timp ce petele de urină de oaie au rate de încărcare mai mici de N datorită volumului lor mai mic de urinare (Haynes & Williams 1993; Jarvis și colab. 1995). Aceste rate de N depășesc capacitatea plantelor de pășunat de a utiliza tot N-urinar depus, care variază de obicei între 300-700 kg N ha -1 an -1, prin urmare pierderile de N din sistemul de pășuni, așa cum este descris mai sus, sunt frecvente ( Moir și colab., 2007). Folosind un model negativ de distribuție binomială, s-a estimat că o fermă lactată tipică din Noua Zeelandă ar avea 23% din suprafața sa acoperită de urină într-un an (Moir et al. 2011).

Din totalul pierderilor de urină-N, absorbția pășunilor și imobilizarea reprezintă în medie 41%, respectiv 26%, în timp ce pierderile prin levigare, volatilizarea NH3 și emisiile de N2O sunt în medie 18% (16% –24%), 13% (1%) - 38%) și respectiv 2% (0% –14%), respectiv (interval între paranteze) (Selbie et al. 2015a). Deoarece puține studii au măsurat direct emisiile de N2 din petele de urină, pierderile totale rămân neclare, dar ar putea fi cuprinse între 30% și 65% din totalul de urină-N aplicat (Monaghan și Barraclough 1993; Selbie și colab. 2015b).

Ureea este forma dominantă de N în urină și odată depusă pe sol, hidrolizează creând un exces de amoniu () (Sherlock și Goh 1984). Rezultatul pH-ului localizat ridicat face să se disocieze cu NH3, care este apoi predispus la volatilizare. Orice neconvertit în NH3 și volatilizat poate fi preluat de plante sau ulterior nitrificat pentru a se forma (Selbie și colab. 2015a). Aceste forme minerale de N și sunt preluate prin rădăcinile plantelor, stimulând creșterea pășunilor. Rădăcinile plantelor sunt situate în mod predominant aproape de suprafața solului, prin urmare lixivierea mineralului N sub adâncimea de înrădăcinare a plantei este considerată o pierdere. Levigarea are loc în primul rând ca, dar N poate fi levigat ca uree (Haynes & Williams 1993).

Emisii de oxid de azot

Oxidul de azot este produs în principal prin procese mediate biologic: nitrificare, denitrificare cu nitrifiant și denitrificare (Figura 1) (Firestone și Davidson 1989; Wrage și colab. 2001; Zhu și colab. 2013). Nitrificarea este un proces în doi pași efectuat de bacteriile nitrificante chemoautotrofe, oxidând mai întâi la nitriți () și apoi oxidându-se la (Firestone & Davidson 1989). Nitrificarea produce N2O din descompunerea chimică a hidroxilaminei (NH2OH) sau din reducerea prin denitrificare prin nitrifiere (Figura 1) (Wrage și colab. 2001). Nitrificarea este un proces de acidifiere netă, astfel încât pH-ul solului revine în cele din urmă la nivelul său de depunere pre-urină în urma stării sale alcaline induse de urină (Haynes & Williams 1993). Ratele de nitrificare sunt controlate în principal de O2 și disponibilitate, iar pH-ul ridicat sau concentrațiile ridicate de NH3 pot fi inhibitori (Monaghan și Barraclough 1992; Venterea și colab. 2015). Cu temperaturi calde ale solului, nitrificarea poate fi completă în decurs de 30 de zile, dar aceasta poate dura până la 60 de zile la temperaturi scăzute ale solului (Olanda și în 1977).