Побочный продукт производства топлива из сельскохозяйственных отходов повышает уровень органического углерода в почве на ферме в Айове

от

Производство возобновляемого природного газа из навоза и сельскохозяйственных отходов может принести фермерам больше прибыли, сделать сельское хозяйство более устойчивым и, согласно новому долгосрочному исследованию, проведённому учёными из Университета штата Айова, обогатить почву сельскохозяйственных угодий углеродом.

Дигестат, побочный продукт использования анаэробного сбраживания для превращения биологического материала, такого как стебли кукурузы и навоз крупного рогатого скота, в топливо, может повысить уровень органического углерода в почве при внесении на поля, согласно анализу данных, собранных в течение 12 лет на ферме в юго-восточной части Айовы, где дигестат заменил почти все синтетические азотные удобрения на кукурузных полях.

Исследователи, изучающие потенциал анаэробного сбраживания, ожидали, что дигестат станет ценным удобрением и средством улучшения почвы, но существует мало исследований о том, как этот продукт в виде суспензии влияет на органический углерод в почве на ферме коммерческого размера, — сказал профессор агрономии Фернандо Мигес, соавтор исследования, недавно опубликованного в Journal of Agriculture and Food Research.

Небольшие исследования не всегда можно экстраполировать на коммерческий уровень, — сказал Мигес. — Но теперь мы показали, что эта практика может быть успешной в масштабе, который имеет значение.

Данные, проанализированные в исследовании, были получены с фермы семьи Сиверсов недалеко от Стоктона, штат Айова, где Брайан и Лиза Сиверс разводят крупный рогатый скот, кукурузу и сою. Сиверсы, оба выпускники Университета штата Айова, являются соавторами исследования, которое помогло количественно оценить преимущества регенеративной системы, управляемой их анаэробными реакторами для производства топлива на ферме.

Это подтверждает то, во что мы давно верили: мы наблюдаем улучшение состояния нашей почвы, что привело к повышению урожайности, — сказал Брайан Сиверс. — Теперь мы можем начать присваивать денежную ценность этим передовым методам управления. И это то, к чему я стремился всю свою жизнь в фермерстве.

Органический углерод в почве, полученный из разлагающихся растений и животных, жизненно важен для продуктивного и устойчивого земледелия. Он улучшает удержание воды, снижает эрозию и загрязнение, а также питает микробы, которые обеспечивают растения необходимыми питательными веществами. Многочисленные исследования показали, что сельское хозяйство может со временем истощать органический углерод в почве, вызывая потери, которые трудно обратить вспять.

На ферме Сиверсов, похоже, дигестат помог. На основании 421 образца, собранного на 14 их полях в период с 2011 по 2022 год, почва набирала около 714 фунтов углерода на акр в год. Для полей, которые уже имели относительно высокий уровень углерода, это составило в среднем увеличение примерно на 9% за время исследования. Но на полях, где уровень углерода был самым низким, среднее увеличение составило 47%, обнаружили исследователи.

Использование дигестата в качестве удобрения для почвы также может привести к чрезмерному накоплению фосфора, — обнаружили исследования Сиверсов и другие работы. Многие исследователи работают над методами фильтрации фосфора, который можно использовать в качестве компонента удобрений в других целях, — сказал соавтор исследования Себастьян Вильярino, постдокторский исследователь в лаборатории Мигеса.

Прежде чем инвестировать в извлечение фосфора, важно установить полезность дигестата, — сказал Вильярino.

Анаэробное сбраживание происходит, когда бактерии расщепляют органические вещества без кислорода, выделяя газ, богатый метаном. Когда семья Сиверсов начала использовать анаэробные реакторы, в хозяйствах Айовы работало только два таких устройства. Теперь в Айове насчитывается около 20 анаэробных реакторов на фермах, — сказал Дэн Андерсон, доцент кафедры сельскохозяйственной и биосистемной инженерии, исследования которого сосредоточены на управлении и обработке навоза.

Это число не включает промышленные реакторы, производящие возобновляемый природный газ на заводе Verbio недалеко от Невады, штат Айова. Дигестат биоперерабатывающего завода стал предметом другого недавнего исследования, проведённого группой исследователей из Университета штата Айова, опубликованного в Soil Science Society of America Journal, включая Мигеса и Вильярino, которые также обнаружили в ходе лабораторного эксперимента по инкубации, что дигестат может привести к накоплению органического углерода в почве.

Понимание воздействия анаэробных реакторов в сельском хозяйстве является одной из целей проекта Grass2Gas, которым управляет Консорциум по культивированию человеческих и естественно регенеративных предприятий (C-CHANGE), исследовательская группа под руководством Университета штата Айова в партнёрстве с Пенсильванским государственным университетом и компанией Roeslein Renewables, расположенной в Сент-Луисе. Интеграция анаэробных реакторов на фермах может создать рынок для озимых культур и многолетних трав в качестве сырья для дигестеров, стимулируя внедрение методов сохранения, которые уменьшают сброс питательных веществ, эрозию и загрязнение.

Мы можем использовать то, что мы считаем отходами, для производства энергии, улучшения здоровья почвы и борьбы с изменением климата, — сказал Вильярino.

Анаэробные реакторы более распространены в Европе и в нескольких штатах США, но для фермеров в Айове, рассматривающих пользу для почвы аналогичных систем, важно знать, как это работало в течение многих лет на ферме в этом штате, — сказала Шульте Мур, директор C-CHANGE.

Данные по Айове будут иметь большее влияние на фермеров здесь, чем данные из Европы, Калифорнии или Пенсильвании, — сказала она.

Предоставлено
Iowa State University

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте