Duurzame energiegewassen telen zonder de uitstoot van broeikasgassen te verhogen, kan mogelijk zijn op seizoensgebonden natte, ecologisch gevoelige landschappen, volgens onderzoekers die een studie hebben uitgevoerd op land van het Conservation Reserve Program (CRP).

Debash Saha, postdoctoraal wetenschapper in plantenwetenschappen, Penn State College of Agricultural Sciences en collega's, de hoeveelheid lachgas gemeten, een krachtig broeikasgas, afkomstig van percelen met biobrandstoffen die switchgrass produceren - een inheems meerjarig gras - en miscanthus - een niet-inheemse grassoort - die groeien in een experimenteel gebied in het oosten van centraal Pennsylvania en vergeleken met emissies van aangrenzende, ongestoorde CRP acres. Het experiment vond plaats in een langetermijnmonitoringsite die wordt beheerd door de Agricultural Research Service van het Amerikaanse ministerie van landbouw.

Lachgas wordt geproduceerd door micro-organismen wanneer bodems met een teveel aan stikstof uit kunstmest en andere bronnen samenvallen met een bijna verzadigd bodemmilieu na een storm of sneeuwsmeltgebeurtenis. Het wordt voornamelijk uitgestoten door landbouwactiviteiten en draagt ​​ongeveer 6 procent bij aan de totale opwarming van de aarde.

Een toename van de stikstofoxide-emissies van CRP-land dat is beplant met energiegewassen zou de logica ondermijnen van het gebruik van CRP-land voor de productie van energiegewassen. De overgangsfase - wanneer energiegewassen worden gevestigd - is een van de meest gevoelige periodes omdat de planten klein zijn en net hun wortelstelsel aan het vestigen zijn.

De onderzoekers maten de uitstoot van lachgas op de bodem van een stroomgebied dat een realistisch voorbeeld is van CRP-landen in een seizoensgebonden nat landschap. Een bestaand CRP-kanaal werd gedeeltelijk omgezet in switchgrass en miscanthus en de onderzoekers maten de lachgas-emissies van mei tot september 2013 met gasmonsternameapparatuur.

De bemonsteringsfrequentie varieerde van wekelijks tot tweewekelijks, en nam toe na bemesting en neerslaggebeurtenissen. De onderzoekers hebben ook continu het bodemwatergehalte gevolgd om de dynamiek van het bodemwater in het landschap te begrijpen, een kritische trigger voor de uitstoot van lachgas. Ze installeerden bodemvochtsensoren op drie bodemdiepten in elk van de 48 meetpunten en verbonden elk met dataloggers via een netwerk van begraven kabels.

Saha en collega's publiceerden hun bevindingen vandaag (10 maart) in Global Change Biologie:Bio-energie , wat suggereert dat CRP en andere marginale, Landen aan de oevers die gereserveerd zijn voor instandhouding zijn goede kandidaten voor de productie van biomassa. Ze ontdekten dat de uitstoot van lachgas weliswaar boven de door CRP-landen verstrekte basislijn uitstegen, de toename gebeurde slechts in een klein deel van het landschap.

"De stikstofoxide-emissies waren alleen hoger in de voethellingen die het dichtst bij de stroom liggen, die nat zijn en de ondergrond het langste vocht vasthouden na een storm of sneeuwsmeltgebeurtenis, "zei Saha. "Dus, zijn energiegewassen hierin een probleem of een oplossing? Duidelijk, een groot deel van het landschap beplant met switchgrass en miscanthus stootte niet meer lachgas uit dan de rest van het CRP-land, en naar verwachting zal, eenmaal vastgesteld, grote emissies van de voethelling kunnen worden onderdrukt."

Energiegewassen kunnen de koolstofvoetafdruk van de Amerikaanse economie helpen verminderen met een binnenlandse bron van hernieuwbare brandstof. Uitbreiding van energiegewassen, echter, vereist het verdringen van ander bestaand landgebruik. De enkele miljoenen acres CRP-gronden in de Verenigde Staten, die zijn gereserveerd voor instandhouding, lijken bijzonder geschikt voor deze uitbreiding.

De federale overheid betaalt producenten om geen gewassen te verbouwen op CRP-gronden.

Het telen van biomassagewassen op CRP-gronden kan goed zijn voor het milieu, opgemerkt onderzoeksteamlid Armen Kemanian, universitair hoofddocent productiesystemen en modellering, Penn State. "In het noordoosten van de V.S. deze CRP-landen bevinden zich meestal op seizoensgebonden natte of steile delen van het landschap die ecologisch kwetsbaar zijn. In combinatie met een hoge beschikbaarheid van minerale stikstof uit meststoffen van aangrenzende akkers en andere bronnen, natte omstandigheden voeden de uitstoot van lachgas.

"Grasenergiegewassen op deze landschapslocaties kunnen extra voordelen voor de waterkwaliteit opleveren. Vanwege het hoge biomassaproductiepotentieel, deze gewassen kunnen voedingsstoffen gebruiken die anders naar de beek zouden gaan en in de Chesapeake Bay terecht zouden komen. Dus, wanneer deze meerjarige energiegewassen worden toegevoegd aan sterk agrarische landschappen, de resultaten kunnen een win-win zijn:koolstofarme energie en schoner water."