Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне использовали подробные модели для изучения воздействия на количество и качество воды в почвах, которое могло бы произойти, если бы существующая растительность была заменена различными биоэнергетическими культурами во имя производства этанола.«Мы ожидаем, что результаты этого исследования поддержат научно обоснованные решения национальной политики по развитию биоэнергетических культур, особенно в отношении целлюлозных трав», — написал Атул Джайн, профессор атмосферных наук в Университете I, относительно статьи, опубликованной в журнале Environmental Science. Технология.В настоящее время кукуруза является доминирующей культурой, используемой в производстве биотоплива.
Недавние исследования показали, что биоэнергетические травы, такие как мискантус, и просо, такие как Аламо и Кейв-ин-Рок, вызывают меньше потерь азота из-за дождя и орошения, чем кукуруза. Азот является важным питательным веществом для сельскохозяйственных культур и ключевым ингредиентом удобрений, но азот часто вымывается в реки и другие водоемы, где он наносит ущерб водным экосистемам.Еще одним преимуществом биоэнергетических трав и проса перед кукурузой является их глубокая корневая система, которая позволяет им извлекать воду и питательные вещества из более глубоких слоев почвы и позволяет им быть более устойчивыми в плохие вегетационные сезоны.«Выращивание биоэнергетических трав в целом может уменьшить выщелачивание азота в Соединенных Штатах», — сказал Ян Сун, аспирант и ведущий автор исследования. «Однако наибольшее сокращение выщелачивания азота происходит, когда биоэнергетические культуры вытесняют другие пахотные земли или пастбища, потому что энергетические культуры потребляют больше воды и меньше азотных удобрений, чем культуры и травы, которые они заменяют, что приводит к меньшему стоку воды и потере азота».
Используя комбинацию моделей роста сельскохозяйственных культур, гидрологических, углеродных и азотных циклов, исследователи обнаружили, что предполагаемая площадь земель, пригодных для выращивания биоэнергетических трав, особенно мискантуса, наиболее продуктивной биоэнергетической культуры, ограничена, несмотря на ее относительно высокую продуктивность биомассы и низкий уровень воды. расход на единицу этанола.В частности, наиболее подходящими регионами для выращивания биоэнергетических трав с точки зрения воздействия на воду (и, в конечном итоге, производства этанола) являются восточный Огайо, восточный Кентукки, восточный Теннесси и северная часть Атлантического океана. Мискантус и Кейв-ин-Рок менее подходят в таких областях, как Миссури, южный Иллинойс и водораздел реки Миссисипи в восточном Арканзасе.Наконец, исследователи обнаружили, что биоэнергетические культуры лучше всего растут в регионах с более высоким уровнем осадков.
Они с большей вероятностью потерпят неудачу в засушливых регионах с менее частыми и предсказуемыми осадками, таких как Великие равнины, где условия окружающей среды ограничивают производство биоэнергетических трав. На Среднем Западе, с другой стороны, травы обычно способны выдерживать периодические засушливые условия, потому что их корни могут расти к более глубокой и влажной почве.