Побочный продукт производства топлива из агроотходов повышает содержание органического углерода в почве на ферме в Айове
Производство возобновляемого природного газа из навоза и сельскохозяйственных остатков может увеличить доходы фермеров, сделать сельское хозяйство более устойчивым и — согласно новому долгосрочному исследованию на ферме учёных из Университета штата Айова — обогатить почву углеродом.
Дигестат — побочный продукт анаэробного сбраживания биомассы (например, кукурузной соломы и коровьего навоза) в топливо — может повышать уровень органического углерода в почве при внесении на поля. Это подтверждает анализ 12-летних данных, собранных на ферме на юго-востоке Айовы, где дигестат заменил почти все синтетические азотные удобрения на кукурузных полях.
Исследователи ожидали, что дигестат станет ценным удобрением и улучшителем почвы, но мало кто изучал его влияние на органический углерод почвы в условиях коммерческой фермы, отметил соавтор исследования, профессор агрономии Фернандо Мигес.
«Небольшие исследования не всегда масштабируются на коммерческий уровень. Но теперь мы показали, что эта практика может быть успешной в масштабах, которые имеют значение», — сказал Мигес.
Восстановление почвы
Органический углерод почвы, образующийся из разлагающихся растительных и животных остатков, критически важен для продуктивности и устойчивости сельхозугодий. Он улучшает удержание влаги, снижает эрозию и загрязнение, а также питает микробы, снабжающие культуры питательными веществами. Многочисленные исследования показывают, что сельское хозяйство может со временем истощать запасы органического углерода в почве, и эти потери трудно восстановить.
На ферме Сиверсов дигестат, по-видимому, помог решить эту проблему. На основе 421 образца, собранного на 14 полях в период с 2011 по 2022 год, почва набирала в среднем около 714 фунтов углерода на акр в год. На полях с уже относительно высоким уровнем углерода это привело к среднему увеличению примерно на 9% за время исследования. Но на полях с самым низким исходным уровнем углерода средний прирост составил 47%.
«Удивительно видеть такое увеличение органического углерода в почве за 12 лет в системе возделывания кукурузы. Существуют практики, позволяющие сохранять его, но очень сложно наращивать уровень углерода в полях под пропашными культурами», — сказала соавтор исследования Лиза Шульте Мур.
Использование дигестата также может привести к избыточному накоплению фосфора, что показало и это, и предыдущие исследования. Многие учёные работают над методами фильтрации фосфора, который можно использовать как компонент удобрений в других целях.
Распространение анаэробных реакторов
Когда семья Сиверсов начала использовать анаэробные реакторы, в Айове их было всего два на фермах. Сейчас в штате около 20 таких установок. Их число не включает промышленные реакторы, производящие возобновляемый природный газ на заводе Verbio.
Изучение влияния анаэробных реакторов на сельское хозяйство — одна из целей проекта Grass2Gas. Интеграция таких установок на фермах может создать рынок для покровных культур и многолетних трав в качестве сырья, стимулируя внедрение природоохранных практик, снижающих сток питательных веществ, эрозию и загрязнение.
«Мы можем использовать то, что считаем отходом, для производства энергии, улучшения здоровья почвы и борьбы с изменением климата», — сказал соавтор исследования Себастьян Вильярино.
Для фермеров Айовы, рассматривающих преимущества таких систем для здоровья почвы, данные с местной фермы за много лет будут более убедительными, чем данные из Европы, Калифорнии или Пенсильвании, отметила Шульте Мур.