Дебасиш Саха, доктор наук в области растениеводства, Государственный колледж сельскохозяйственных наук Пенсильвании, и его коллеги измерили количество закиси азота, сильнодействующего парникового газа, выделяемого участками проса, производящего биотопливо, — местной многолетней травы — и мискантуса — неместной вид травы — растет на экспериментальной территории в восточной части центральной Пенсильвании и сравнивается с выбросами от соседних, ненарушенных акров CRP. Эксперимент проходил на сайте долгосрочного мониторинга, управляемом Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США.Закись азота вырабатывается микроорганизмами, когда почвы с избытком азота из удобрений и других источников совпадают с почти насыщенной почвенной средой после шторма или таяния снега. Он в основном выбрасывается в результате сельскохозяйственной деятельности и составляет около 6 процентов от общего воздействия потепления на планету.
Увеличение выбросов закиси азота с земель CRP, засаженных энергетическими культурами, подорвет логику использования земель CRP для производства энергетических культур. Фаза перехода — когда формируются энергетические культуры — является одним из наиболее чувствительных периодов, потому что растения маленькие и только формируют свою корневую систему.Исследователи измерили выбросы закиси азота на дне водораздела, что является реалистичным примером земель CRP в сезонно влажном ландшафте. Существующий тракт CRP был частично преобразован в просо и мискантус, и исследователи измерили выбросы закиси азота с мая по сентябрь 2013 года с помощью устройств для отбора проб газа.
Частота отбора проб варьировалась от недели до двух недель и увеличивалась после внесения удобрений и осадков. Исследователи также постоянно отслеживали содержание влаги в почве, чтобы понять динамику почвенной воды в ландшафте, что является критическим триггером выбросов закиси азота.
Они установили датчики влажности почвы на трех глубинах почвы в каждой из 48 точек мониторинга и подключили каждую к регистраторам данных через сеть подземных кабелей.Саха и его коллеги опубликовали свои выводы в журнале Global Change Biology: Bioenergy, в котором говорится, что CRP и другие маргинальные прибрежные земли, отведенные для сохранения, являются хорошими кандидатами для производства биомассы. Они обнаружили, что, хотя выбросы закиси азота действительно превысили базовый уровень, предоставленный землями CRP, это увеличение произошло только на небольшой части ландшафта.
«Выбросы закиси азота были выше только в предгорьях, ближайших к ручью, которые являются влажными и сохраняют подпочвенную влагу в течение самого длительного периода времени после шторма или таяния снега», — сказал Саха. «Итак, являются ли энергетические культуры проблемой или решением в этом отношении? Очевидно, что большая часть ландшафта, засеянная просоами и мискантусом, не выделяла больше закиси азота, чем остальная часть земель CRP, и ожидается, что после того, как установится, можно подавить большие выбросы с подножия склона ».Энергетические культуры могут помочь уменьшить углеродный след экономики США за счет внутреннего источника возобновляемого топлива. Однако выращивание энергетических культур требует замены других существующих видов землепользования.
Несколько миллионов акров земель CRP в Соединенных Штатах, которые были зарезервированы для сохранения, кажутся особенно подходящими для этого расширения.Федеральное правительство платит производителям за то, чтобы они не выращивали зерновые на землях CRP.Выращивание культур биомассы на землях CRP может быть полезно для окружающей среды, отметил член исследовательской группы Армен Кеманян, доцент кафедры производственных систем и моделирования Penn State. "На северо-востоке США эти земли CRP, как правило, находятся на сезонно влажных или крутых участках ландшафта, которые являются экологически уязвимыми. В сочетании с высокой доступностью минерального азота из удобрений с прилегающих сельскохозяйственных угодий и других источников влажные условия подпитывают выбросы оксид азота.
«Травяные энергетические культуры в этих ландшафтных районах могут обеспечить дополнительные преимущества для качества воды. Благодаря высокому потенциалу производства биомассы эти культуры могут потреблять питательные вещества, которые в противном случае попали бы в ручей и попали бы в Чесапикский залив. Таким образом, когда они многолетние энергетические культуры добавляются в сельскохозяйственные ландшафты, и результаты могут быть беспроигрышными — энергия с низким содержанием углерода и более чистая вода ».