На многих фермах есть участки, где земля либо затапливается, либо не удерживает достаточно воды или удобрений для выращивания сельскохозяйственных культур. Такие маргинальные земли могли бы стать полезными и потенциально прибыльными, если бы они были засажены многолетними биоэнергетическими культурами, такими как кустарниковая ива и просо, сообщают исследователи на этой неделе на ежегодном собрании Геологического общества Америки в Индианаполисе.
В рамках проекта, который осуществляется с 2011 года, исследователи из Аргоннской национальной лаборатории изучают, как кустарниковая ива и просо на песчаных, легко высыхающих участках земли могут не только контролировать эрозию, но и поглощать излишки химических удобрений. которые в противном случае могли бы загрязнить поверхностные и подземные воды. Избыток питательных веществ в удобрениях может привести к множеству проблем ниже по течению, включая цветение токсичных водорослей, увеличение затрат на водоочистные сооружения и рост гипоксической «мертвой» зоны в Мексиканском заливе.
"Основное внимание уделяется улучшению качества воды", - сказал Джон Куинн, исследователь из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс. Но попутно они обнаружили, что кустарниковая ива и травы обладают и другими потенциальными преимуществами, в том числе тем, что они являются источником биомассы для биотоплива, ресурсом для опылителей и других диких животных, а также предоставляют другие экосистемные услуги.
Для проведения своего исследования команда под руководством Кристины Негри определила маргинальные участки на своих 6,5 гектарах исследовательских сельскохозяйственных угодий в восточно-центральной части Иллинойса, используя карты урожайности кукурузы, ГИС и общедоступные данные о почве и топографии. выявить участки с низкой продуктивностью, высоким уровнем выщелачивания нитратов и подверженные эрозии, - пояснил Жюль Качо, также из Аргоннской национальной лаборатории.
Они посадили кустарниковую иву в качестве биоэнергетической культуры на окраинах, а затем отслеживали ее воздействие на почву, почвенные воды, грунтовые воды и растительность, чтобы определить, как питательные вещества, вносимые на поля кукурузы и сои, теряются или поглощаются почвенной водой. вверх по растениям. Они также отслеживали изменения в парниковых газах, разнообразии насекомых и общей массе растительности.
Их результаты показывают, что с тех пор, как в 2013 году были посажены ивы, деревья значительно снизили концентрацию нитратов удобрений в почвенной воде по сравнению с почвенной водой на соседних кукурузных полях.
«Что важно в многолетних культурах, так это их способность глубоко укореняться», - сказал Куинн. «Они могут перехватывать избыток нитратов из кукурузы. В частности, энергетические травы имеют глубокую и мочковатую корневую систему».
«Преимуществом реализации этого ландшафтного подхода является то, что он может одновременно удовлетворить несколько социальных потребностей, тем самым выгодно интенсифицируя землепользование», - сказал Негри.
Если учесть выгоды от удаления нитратов и потенциального производства биоэнергии (от сбора и переваривания ив и трав), затраты на внедрение травяных и кустарниковых ив могут быть, по крайней мере, частично компенсированы.
«Это не конкуренция с кукурузой», - сказал Качо. «Если есть местный рынок для биомассы, есть экономическая выгода. Вы не вытесняете какие-либо сельскохозяйственные земли. Вы определяете земли, которые не подходят для кукурузы и соевых бобов. Вы не тратите впустую удобрения».
Команда работает со Службой охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США с целью сделать их комплексное управление земельными ресурсами с ивами и травами официальной «наилучшей практикой управления», которая может создать дополнительные финансовые стимулы для фермеров.
Quinn представит результаты проекта во вторник, 6 ноября, в докладе под названием «Комплексное управление ландшафтом для улучшения качества воды на Среднем Западе». Проект финансируется Управлением биоэнергетических технологий Министерства энергетики США.