Carbon Use Efficiency (CUE) er et mål for, hvor effektivt mikroorganismer i jorden bruger kulstof til at opbygge ny biomasse. Det handler om balancen mellem to ting:

1. Forbrænding af kulstof: Mikroorganismerne bruger noget af kulstoffet til at få energi, hvilket resulterer i, at kulstoffet bliver til CO₂ og frigives til atmosfæren.
2. Indbygning af kulstof: Resten af kulstoffet bliver brugt til at opbygge mikroorganismernes egne celler og dermed ny biomasse.

En høj CUE betyder, at mikroorganismerne indbygger mere kulstof i deres celler og forbrænder mindre til CO₂. Det er godt, fordi det betyder, at mindre CO₂ bliver frigivet til atmosfæren og mere kulstof bliver bundet i mikrobiel biomasse i jorden.

Ny forskning viser, at det mest stabile kulstof i jorden kommer fra rester af mikrobiel biomasse. Derfor kan en høj mængde af mikroorganismer med høj CUE bidrage til at øge mængden af stabilt kulstof i jorden, hvilket er vigtigt for at lagre kulstof og reducere CO₂-udslippet fra jorden til atmosfæren.

Forskningens betydning

Hvis det mikrobielle liv i et dyrkningssystem kan påvirkes til en højere CUE, kan det potentielt forbedre kulstoflagringen i jorden og reducere CO₂-udslippet på længere sigt. Det har Lasse Busk Holm undersøgt i sit speciale: ”Microbial carbon use efficiency: concept, quantification and role in carbon sequestration in agroecosystems”, som blev forsvaret i sommeren 2023.

Efter sin eksamen blev Lasse Busk Holm inviteret af sine vejledere til at deltage i et internationalt samarbejde om CUE. Sammen med forskere fra blandt andet Frankrig har han bidraget til at opsummere den nuværende viden om CUE og undersøge, hvordan målemetoder og modeller kan forbedres i fremtiden. Det omfattende litteraturstudie, som han havde udført i forbindelse med sit speciale, var en stor hjælp i denne proces. Samarbejdet omfattede diskussioner og udveksling af manuskriptudkast mellem forskerne, hvilket gav værdifuld indsigt i, hvordan en videnskabelig publikation kan styrkes gennem tæt samarbejde. Resultatet blev en færdig publikation, der nu er udgivet i tidsskriftet Nature Communications.

”På verdensplan er CUE stadig dårligt forstået. Udfordringen ligger i at skabe præcise modeller, der kan forudsige CUE, fordi målemetoder varierer, og klimatiske, jordbundsmæssige og biologiske faktorer påvirker resultaterne,” forklarer Lasse Busk Holm.

Den danske vinkel

Ud over at bidrage til den generelle forståelse af CUE i jordens økosystem, indeholdt specialerapporten også en specifik analyse af, hvordan reduceret jordbearbejdning påvirker CUE. Rapporten undersøgte, om eksisterende viden kunne vise, at mikroorganismer har en højere CUE i systemer med minimal eller ingen pløjning. Pløjefri dyrkning er en del af Conservation Agriculture og regenerativt jordbrug, som er driftsformer, der vinder stigende interesse og udbredelse i Danmark.

Gennem en omfattende gennemgang af den videnskabelige litteratur og screening af over 1000 artikler blev der identificeret 6 studier med 17 relevante sammenligninger. For at gøre resultaterne tilgængelige for en bredere kreds blev disse resultater omskrevet til et manuskript og indsendt til et videnskabeligt tidsskrift. Den første tilbagemelding fra tidsskriftet var dog kritisk.

”Vi blev bedt om at lave en mere omfattende analyse af datamaterialet,” forklarer Lasse Busk Holm. ”Det betød, at vi gennemgik over 4000 artikler, herunder nyere studier, der var blevet publiceret siden mit speciale”.

Den mere omfattende undersøgelse bekræftede resultaterne fra specialerapporten. Nemlig, at dyrkningsmetoder med mindre jordbearbejdning ser ud til at øge mikrobiologisk CUE. Analyse af data fra 11 studier og 50 sammenligninger viste, at CUE var 12 procent højere i jorde under reduceret jordbearbejdning sammenlignet med traditionel pløjning. I følge forskerne skyldes forbedringen sandsynligvis bedre adgang til næringsstoffer og ændringer i sammensætningen af de mikrobielle samfund.

Selvom der blev fundet en højere mikrobiel CUE, viste undersøgelsen dog ingen tydelig sammenhæng med et højere indhold af organisk kulstof jorden.

”Vores analyse kunne ikke dokumentere en direkte sammenhæng mellem højere CUE og øget kulstoflagring,” fortæller Lasse Busk Holm. ”Det ser ud til, at kulstoflagringen afhænger af mange forskellige faktorer som klima, jordtype og planteproduktion”.

Det nye studie, som nu er publiceret i Journal of Sustainable Agriculture and Environment, konkluderer, at der er behov for yderligere forskning for bedre at forstå, hvordan øget CUE påvirker kulstoflagring – for eksempel i systemer med reduceret jordbearbejdning. Selvom der således stadig er ubesvarede spørgsmål, står specialeprojekt tilbage som et bemærkelsesværdigt resultat, der har udviklet sig til to videnskabelige publikationer.

”Jeg tror, jeg var heldig at dykke ned i et emne, der har stor aktualitet,” siger Lasse Busk Holm, og tilføjer, at han lærte meget af den efterfølgende proces – især hvordan et stærkt internationalt og dansk samarbejde kan bidrage til solide videnskabelige resultater.

Vejlederne på specialprojektet var professor Lars Elsgaard og adjunkt Zhi Liang, begge tilknyttet Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet.

For mere information

Læs mere: Du kan læse de to publikationer her: Emerging multiscale insights on microbial carbon use efficiency in the land carbon cycle og Improved microbial carbon use efficiency with low tillage intensity: evidence and research gaps

Kontakt: Lasse Busk Holm, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Tlf.: 20973779 eller mail lbh@agro.au.dk