Optimising nitrification inhibitors safe application to reduce nitrous oxide emissions in urine patches
تُظهر هذه الدراسة أن تطبيق 0.6 جم من مثبط النترجة DMPP لكل بقعة بول محاكية يقلل بفعالية من انبعاثات أكسيد النيتروز بنسبة تقارب 42.5% في المراعي لإنتاج الألبان في نيوزيلندا، مع ترك بقايا أقل بكثير مقارنة بـ DCD، مما يقدم استراتيجية تخفيف آمنة ومستهدفة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
السحابة الخفية في مراعي الأبقار
تخيل مزرعة كأنها مصنع عملاق وحي. تأكل الأبقار العشب، وفي المقابل، تترك خلفها نوعًا محددًا جدًا من "الهدايا" في شكل بقع من البول. قد يبدو هذا مقززًا، لكنه في الواقع جزء طبيعي من الدورة الحيوية. ومع ذلك، هناك مشكلة خفية: عندما يصطدم البول بالتربة، تبدأ بكتيريا دقيقة بالعمل، حيث تحول النيتروجين الموجود في البول إلى غاز يسمى أكسيد النيتروز (). فكر في أكسيد النيتروز كبطانية فائقة الشحن تحبس الحرارة في الغلاف الجوي، مما يجعله أقوى بكثير في رفع حرارة الكوكب من ثاني أكسيد الكربون العادي.
ولإيقاف ذلك، يستخدم العلماء "مثبطات النترتة". يمكنك التفكير فيها كزر إيقاف مؤقت للبكتيريا. فبدلاً من ترك البكتيريا تحول النيتروجين إلى غاز، يقوم المثبط بخداعها لجعلها تأخذ قيلولة، مما يبقي النيتروجين في التربة حيث يمكن للعشب استخدامه للنمو. ولكن إليك العقبة: إذا رششت الكثير من هذه المادة الكيميائية التي تعمل كـ "زر الإيقاف المؤقت"، فقد ينتهي بها المطاف على العشب الذي تأكله الأبقار لاحقًا، أو تغسل في الماء، وهو أمر غير آمن. لذا، فإن السؤال الكبير للمزارعين والعلماء هو: كيف نضرب البكتيريا بمقدار كافٍ فقط من المادة الكيميائية لإيقاف الغاز، دون ترك أي بقايا خطيرة في المراعي؟
البحث عن زر "الإيقاف المؤقت" المثالي
سعت هذه الدراسة، التي أجراها فريق من الباحثين في نيوزيلندا، لحل هذا اللغز تحديدًا. أرادوا إيجاد الكمية "المثالية" (كمية غولدي لوكس) من مادتين كيميائيتين مختلفتين — DCD و DMPP — لتطبيقها مباشرة على بقع بول الأبقار. كان الهدف هو خفض انبعاثات أكسيد النيتروز بشكل حاد مع ضمان أن يكون العشب نظيفًا وآمنًا عندما ترعى الأبقار مرة أخرى.
أقام الباحثون موقعي اختبار مختلفين تمامًا. أحدهما كان مزرعة جيدة التصريف (روكورا)، حيث يتسرب الماء عبر التربة بسرعة، مثل الرمل. والآخر كان مزرعة سيئة التصريف (ماسي)، حيث تحتفظ التربة بالماء مثل الإسفنج. قاموا بمحاكاة بقع بول الأبقار عن طريق صب كمية محددة من البول الاصطناعي (لتران يحتويان على 12 جرامًا من النيتروجين) على العشب. ثم رشوا هذه البقع بكميات مختلفة من المثبطات: إما DCD أو DMPP، بتركيزات وأحجام متفاوتة.
النتائج: حكاية نوعين من التربة
كشفت التجربة عن اختلافات رائعة بناءً على نوع التربة. في موقع روكورا جيد التصريف، حدثت عاصفة مطرية غزيرة مباشرة بعد صب البول، مما غسل الكثير من النيتروجين بعمق في التربة قبل أن تتمكن البكتيريا من العمل، مما أدى إلى انبعاثات غازية منخفضة جدًا في الأصل. ولأن الانبعاثات كانت منخفضة جدًا، كان من الصرع معرفة ما إذا كانت المواد الكيميائية تقوم بعمل إضافي هناك.
ومع ذلك، في موقع ماسي سيئ التصريف، كانت القصة مختلفة. فالتربة احتفظت بالنيتروجين في مكانه حيث يمكن للبكتيريا أن تتغذى عليه، مما أدى إلى انبعاثات أعلى بكافية. هنا، أظهرت المثبطات براعتها حقًا. نجحت كلتا المادتين الكيميائيتين في تقليل انبعاثات أكسيد النيتروز بنسبة تتراوح بين 33% إلى 47% في الموقع جيد التصريف، و 36% إلى 43% في الموقع سيئ التصريف.
فحص السلامة: مشكلة "البقايا"
لم يكن الاختراق الحقيقي لهذه الورقة البحثية يتعلق فقط بإيقاف الغاز، بل بما تبقى خلفه. فحص الباحثون العشب والتربة لمعرفة مقدار المادة الكيميائية المتبقية بعد أن تكون الأبقار قد رعت بالفعل.
- DCD (المؤثر القوي): عندما استخدموا 0.8 جرام من DCD لكل بقعة بول، كانت النتائج مختلطة. فبينما قللت الانبعاثات، كانت مستويات بقايا المادة الكيميائية في العشب مرتفعة نسبيًا (تتراوح بين 8.58 إلى 13.14 ملجم/كجم في أحد المواقع). يشير هذا إلى أن استخدام هذه الكمية من DCD قد يكون محفوفًا بالمخاطر بالنسبة للسلسلة الغذائية، حيث يمكن للأبقار أن تأكل الكثير من المادة الكيميائية.
- DMPP (اللمسة الخفيفة): اختبر الفريق مادة DMPP عند مستويين: 0.3 جرام و 0.6 جرام لكل بقعة. كانت جرعة 0.6 جرام هي النجمة في هذا الاختبار. فقد قللت انبعاثات أكسيد النيتروز بنسبة تقارب 42.5% (تحديدًا 42.55% في موقع ماسي مع حجم 200 مل). والأهم من ذلك، عندما فحصوا العشب، كانت بقايا DMPP إما غير قابلة للكشف أو منخفضة للغاية (غالبًا أقل من حدود الكشف).
ماذا يعني هذا
تخلص الورقة إلى أنه بينما تعمل كلتا المادتين الكيميائيتين على إيقاف الغاز، فإن DMPP هي الخيار الأكثر أمانًا للمستقبل. وتحديدًا، يبدو أن تطبيق 0.6 جرام من DMPP في محلول بحجم 150 مل أو 200 مل على بقعة البول هو "النقطة المثالية". فهو يقلل الانبعاثات الضارة بشكل كبير دون ترك أثر سام على العشب.
ويقترح المؤلفون أن هذا النهج "المستهدف" — أي رش البقع المحددة التي تتبول فيها الأبقار فقط، بدلاً من الحقل بأكه — يمكن أن يقلل من كمية المواد الكيميائية المستخدمة بنسبة تصل إلى 90%. وهذا لا يوفر المال فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من خطر دخول هذه المواد الكيميائية إلى السلسلة الغذائية. وبينما تؤكد الدراسة أن DMPP أداة واعدة، يشير الباحثون إلى أن هناك حاجة لمزيد من العمل لوضع حدود سلامة رسمية (الحدود القصوى للمتبقيات) لضمان اعتماد هذه الأساليب للاستخدام الواسع من قبل المزارعين. في الوقت الحالي، تشير البيانات إلى أن DMPP هي طريقة أنظف وأكثر أمانًا للحفاظ على مراعينا خضراء وغلافنا الجوي باردًا.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.