Coltivare colture energetiche sostenibili senza aumentare le emissioni di gas serra, può essere possibile su bagnato stagionalmente, paesaggi sensibili all'ambiente, secondo i ricercatori che hanno condotto uno studio sui terreni del Conservation Reserve Program (CRP).

Devastare Saha, borsista post-dottorato in scienze vegetali, Penn State College of Agricultural Sciences e colleghi, misurato la quantità di protossido di azoto, un potente gas serra, proveniente da appezzamenti di erba rampicante che produce biocarburanti - un'erba perenne nativa - e miscanto - una specie di erba non autoctona - che cresce in un'area sperimentale nella Pennsylvania centro-orientale e lo ha confrontato con le emissioni provenienti dall'adiacente, acri CRP indisturbati. L'esperimento ha avuto luogo in un sito di monitoraggio a lungo termine gestito dal servizio di ricerca agricola del Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti.

Il protossido di azoto è prodotto dai microrganismi quando i terreni con eccesso di azoto da fertilizzanti e altre fonti coincidono con un ambiente del suolo quasi saturo dopo un evento di tempesta o scioglimento della neve. Viene principalmente emesso dalle attività agricole e contribuisce per circa il 6% all'influenza totale del riscaldamento sul pianeta.

Un aumento delle emissioni di protossido di azoto dai terreni CRP coltivati ​​a colture energetiche minerebbe la logica dell'utilizzo dei terreni CRP per la produzione di colture energetiche. La fase di transizione, quando vengono stabilite le colture energetiche, è uno dei periodi più sensibili perché le piante sono piccole e stanno appena stabilendo il loro apparato radicale.

I ricercatori hanno misurato le emissioni di protossido di azoto nel fondo di uno spartiacque che è un esempio realistico di terreni CRP in un paesaggio stagionalmente umido. Un tratto CRP esistente è stato parzialmente convertito in switchgrass e miscanthus e i ricercatori hanno misurato le emissioni di protossido di azoto da maggio a settembre 2013 con dispositivi di campionamento del gas.

La frequenza di campionamento varia da settimanale a bisettimanale, e aumentata dopo la fecondazione e gli eventi di precipitazione. I ricercatori hanno anche monitorato continuamente il contenuto idrico del suolo per comprendere le dinamiche dell'acqua del suolo nel paesaggio, un innesco critico per le emissioni di protossido di azoto. Hanno installato sensori di umidità del suolo a tre profondità del suolo in ciascuno dei 48 punti di monitoraggio e hanno collegato ciascuno a registratori di dati attraverso una rete di cavi interrati.

Saha e colleghi hanno pubblicato i loro risultati oggi (10 marzo) in Biologia del cambiamento globale:bioenergia , suggerendo che CRP e altri marginali, i terreni lungo il fiume destinati alla conservazione sono buoni candidati per la produzione di biomassa. Hanno scoperto che sebbene le emissioni di protossido di azoto siano aumentate al di sopra della linea di base fornita dai terreni CRP, l'aumento è avvenuto solo in una piccola porzione del paesaggio.

"Le emissioni di protossido di azoto erano più elevate solo nei pendii più vicini al torrente che sono bagnati e trattengono l'umidità del sottosuolo per il periodo di tempo più lungo dopo una tempesta o un evento di scioglimento della neve, " disse Saha. "Allora, le colture energetiche sono un problema o una soluzione in questo senso? Chiaramente, un'ampia porzione del paesaggio coltivata a switchgrass e miscanthus non emetteva più protossido di azoto rispetto al resto del terreno CRP, e si prevede che una volta stabilito, grandi emissioni dal pendio possono essere soppresse."

Le colture energetiche possono aiutare a ridurre l'impronta di carbonio dell'economia degli Stati Uniti con una fonte nazionale di carburante rinnovabile. Espansione delle colture energetiche, però, richiede la sostituzione di altri usi del suolo esistenti. I diversi milioni di acri di terre CRP negli Stati Uniti, che sono stati destinati alla conservazione, sembrano particolarmente adatte a questa espansione.

Il governo federale paga i produttori per non coltivare i terreni coltivati ​​a CRP.

Coltivare colture di biomassa su terreni CRP potrebbe essere positivo per l'ambiente, noto membro del team di ricerca Armen Kemanian, professore associato di sistemi di produzione e modellistica, Penn State. "Negli Stati Uniti nordorientali, questi terreni CRP tendono a trovarsi su aree stagionalmente umide o ripide del paesaggio che sono sensibili all'ambiente. Se combinato con un'elevata disponibilità di azoto minerale da fertilizzanti provenienti da terreni coltivati ​​adiacenti e da altre fonti, condizioni di bagnato alimentano le emissioni di protossido di azoto.

"Le colture energetiche erbacee in queste località paesaggistiche possono fornire ulteriori vantaggi in termini di qualità dell'acqua. A causa dell'elevato potenziale di produzione di biomassa, queste colture possono consumare sostanze nutritive che altrimenti andrebbero al torrente e finirebbero nella baia di Chesapeake. Così, quando queste colture energetiche perenni si aggiungono a paesaggi fortemente agricoli, i risultati possono essere vantaggiosi per tutti:energia a basse emissioni di carbonio e acqua più pulita".