Published January 1, 2019
| Version v1
Publication
Open
Methane emission induced by short-chain organic acids in lowland soil
Creators
- 1. Universidade Federal de Santa Maria
Description
Methane (CH4) is the second major greenhouse gas after CO2, exerting a significant influence on the climate and the chemistry of the atmosphere. In lowland soil, acetate and H2/CO2 are the most important precursors of CH4 and formed from organic matter fermentation in an anaerobic environment, giving rise to short-chain organic acids (ethanoic, propanoic, and butanoic), depending on the type of crop residue and the soil management system. Ethanoic acid can be directly converted to CH4 by methanogenic microorganisms, but propanoic and butanoic acids must be converted to acetate before being converted to CH4. This study aimed to quantify, in isolation, the dynamics and CH4 emission potential of the three short-chain organic acids found in flooded lowland soils with rice crops. The study was carried out in a controlled environment using four standard carbon doses (0, 90, 180, and 270 mg kg−1) of ethanoic, propanoic, and butanoic acids. The dynamics and the potential emission of CH4 from soil were investigated when the acids were applied to flooded soil previously incubated for 20 days. The CH4 emission dynamics were altered with the application of the three short-chain organic acids to the soil, even using an equal amount of carbon. The faster and more intense emission was achieved with the ethanoic acid application in relation to the other two acids application, while butanoic acid presents slower, delayed, and prolonged dynamics of CH4 emission. Propanoic acid resulted in the lowest CH4 emission due to its own stoichiometry and the temperature condition in which the experiment was conducted, which were unfavorable to the hydrogenotrophic bacteria. The addition of short-chain organic acids promoted a priming effect in the soil with conversion values of C to CH4 above the calculated theoretical values.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الميثان (CH4) هو ثاني غاز دفيئة رئيسي بعد ثاني أكسيد الكربون، مما له تأثير كبير على المناخ وكيمياء الغلاف الجوي. في التربة المنخفضة، تعد الأسيتات و H2/CO2 أهم سلائف الميثان وتتشكل من تخمر المواد العضوية في بيئة لاهوائية، مما يؤدي إلى ظهور أحماض عضوية قصيرة السلسلة (الإيثانويك والبروبانويك والبيوتانويك)، اعتمادًا على نوع بقايا المحاصيل ونظام إدارة التربة. يمكن تحويل حمض الإيثانويك مباشرة إلى CH4 بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المولدة للميثان، ولكن يجب تحويل أحماض البروبانويك والبيوتانويك إلى أسيتات قبل تحويلها إلى CH4. هدفت هذه الدراسة إلى القياس الكمي، بمعزل عن ذلك، لديناميكيات وانبعاثات الميثان المحتملة للأحماض العضوية الثلاثة قصيرة السلسلة الموجودة في تربة الأراضي المنخفضة المغمورة بمحاصيل الأرز. أجريت الدراسة في بيئة خاضعة للرقابة باستخدام أربع جرعات كربون قياسية (0 و 90 و 180 و 270 مجم كجم-1) من أحماض الإيثانويك والبروبانويك والبيوتانويك. تم فحص الديناميكيات والانبعاثات المحتملة للميثان من التربة عندما تم تطبيق الأحماض على التربة التي غمرتها المياه والتي تم تحضينها مسبقًا لمدة 20 يومًا. تم تغيير ديناميكيات انبعاث الميثان مع تطبيق الأحماض العضوية الثلاثة قصيرة السلسلة على التربة، حتى باستخدام كمية متساوية من الكربون. تم تحقيق الانبعاث الأسرع والأكثر كثافة باستخدام حمض الإيثانويك فيما يتعلق بتطبيق الحمضين الآخرين، بينما يقدم حمض البوتانويك ديناميكيات أبطأ ومتأخرة وطويلة الأمد لانبعاث الميثان. أدى حمض البروبانويك إلى أدنى انبعاث للميثان بسبب قياسه المتكافئ وحالة درجة الحرارة التي أجريت فيها التجربة، والتي كانت غير مواتية للبكتيريا الهيدروجينية. عززت إضافة الأحماض العضوية قصيرة السلسلة تأثيرًا تمهيديًا في التربة بقيم تحويل من C إلى CH4 أعلى من القيم النظرية المحسوبة.Translated Description (French)
Le méthane (CH4) est le deuxième gaz à effet de serre majeur après le CO2, exerçant une influence significative sur le climat et la chimie de l'atmosphère. Dans les sols de plaine, l'acétate et H2/CO2 sont les précurseurs les plus importants du CH4 et formés à partir de la fermentation de la matière organique dans un environnement anaérobie, donnant lieu à des acides organiques à chaîne courte (éthanoïque, propanoïque et butanoïque), selon le type de résidu de culture et le système de gestion du sol. L'acide éthanoïque peut être directement converti en CH4 par des micro-organismes méthanogènes, mais les acides propanoïque et butanoïque doivent être convertis en acétate avant d'être convertis en CH4. Cette étude visait à quantifier, isolément, la dynamique et le potentiel d'émission de CH4 des trois acides organiques à chaîne courte trouvés dans les sols de plaine inondés avec des cultures de riz. L'étude a été réalisée dans un environnement contrôlé en utilisant quatre doses standard de carbone (0, 90, 180 et 270 mg kg−1) d'acides éthanoïque, propanoïque et butanoïque. La dynamique et l'émission potentielle de CH4 du sol ont été étudiées lorsque les acides ont été appliqués sur un sol inondé préalablement incubé pendant 20 jours. La dynamique d'émission de CH4 a été modifiée avec l'application des trois acides organiques à chaîne courte au sol, même en utilisant une quantité égale de carbone. L'émission plus rapide et plus intense a été obtenue avec l'application d'acide éthanoïque par rapport aux deux autres applications d'acides, tandis que l'acide butanoïque présente une dynamique plus lente, retardée et prolongée de l'émission de CH4. L'acide propanoïque a entraîné la plus faible émission de CH4 en raison de sa propre stœchiométrie et de la condition de température dans laquelle l'expérience a été menée, ce qui était défavorable aux bactéries hydrogénotrophes. L'ajout d'acides organiques à chaîne courte a favorisé un effet d'amorçage dans le sol avec des valeurs de conversion de C en CH4 supérieures aux valeurs théoriques calculées.Translated Description (Spanish)
El metano (CH4) es el segundo gas de efecto invernadero más importante después del CO2, y ejerce una influencia significativa en el clima y la química de la atmósfera. En los suelos de tierras bajas, el acetato y el H2/CO2 son los precursores más importantes del CH4 y se forman a partir de la fermentación de la materia orgánica en un entorno anaeróbico, dando lugar a ácidos orgánicos de cadena corta (etanoico, propanoico y butanoico), dependiendo del tipo de residuo de cultivo y del sistema de gestión del suelo. El ácido etanoico puede convertirse directamente en CH4 por microorganismos metanogénicos, pero los ácidos propanoico y butanoico deben convertirse en acetato antes de convertirse en CH4. Este estudio tuvo como objetivo cuantificar, de forma aislada, la dinámica y el potencial de emisión de CH4 de los tres ácidos orgánicos de cadena corta que se encuentran en suelos de tierras bajas inundadas con cultivos de arroz. El estudio se llevó a cabo en un entorno controlado utilizando cuatro dosis estándar de carbono (0, 90, 180 y 270 mg kg-1) de ácidos etanoico, propanoico y butanoico. La dinámica y la emisión potencial de CH4 del suelo se investigaron cuando los ácidos se aplicaron al suelo inundado previamente incubado durante 20 días. La dinámica de emisión de CH4 se alteró con la aplicación de los tres ácidos orgánicos de cadena corta al suelo, incluso utilizando una cantidad igual de carbono. La emisión más rápida y más intensa se logró con la aplicación de ácido etanoico en relación con la aplicación de los otros dos ácidos, mientras que el ácido butanoico presenta una dinámica de emisión de CH4 más lenta, retardada y prolongada. El ácido propanoico resultó en la menor emisión de CH4 debido a su propia estequiometría y la condición de temperatura en la que se realizó el experimento, que fueron desfavorables para las bacterias hidrogenótrofas. La adición de ácidos orgánicos de cadena corta promovió un efecto de cebado en el suelo con valores de conversión de C a CH4 por encima de los valores teóricos calculados.Files
1806-9657-rbcs-43-e0180252.pdf.pdf
Files
(545.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c2516278d5ebdf094420c0871c57fd54
|
545.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- انبعاثات الميثان الناجمة عن الأحماض العضوية قصيرة السلسلة في تربة الأراضي المنخفضة
- Translated title (French)
- Émission de méthane induite par les acides organiques à chaîne courte dans les sols de plaine
- Translated title (Spanish)
- Emisión de metano inducida por ácidos orgánicos de cadena corta en suelos de tierras bajas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2979417576
- DOI
- 10.1590/18069657rbcs20180252
References
- https://openalex.org/W1601752778
- https://openalex.org/W1970010130
- https://openalex.org/W1974562933
- https://openalex.org/W1984303775
- https://openalex.org/W1989124612
- https://openalex.org/W1992662949
- https://openalex.org/W2012595919
- https://openalex.org/W2014179545
- https://openalex.org/W2022592208
- https://openalex.org/W2032013202
- https://openalex.org/W2032400955
- https://openalex.org/W2036299348
- https://openalex.org/W2040769188
- https://openalex.org/W2042843036
- https://openalex.org/W2046558838
- https://openalex.org/W2048991557
- https://openalex.org/W2050091377
- https://openalex.org/W2055279934
- https://openalex.org/W2070236335
- https://openalex.org/W2095383989
- https://openalex.org/W2106110469
- https://openalex.org/W2110600516
- https://openalex.org/W2127136467
- https://openalex.org/W2133637331
- https://openalex.org/W2264306689
- https://openalex.org/W2285998378
- https://openalex.org/W2549734567
- https://openalex.org/W2594765776
- https://openalex.org/W2772005576
- https://openalex.org/W2790360757
- https://openalex.org/W2801247885
- https://openalex.org/W2807497513
- https://openalex.org/W2811014995
- https://openalex.org/W2811060073
- https://openalex.org/W2885682573
- https://openalex.org/W2885974221
- https://openalex.org/W308574354