At gøre marginale landbrugsarealer til en gevinst for landmænd og økosystemer

Mange gårde har områder, hvor jorden enten oversvømmes eller ikke tilbageholder nok vand eller gødning til, at afgrøder kan trives. Sådanne marginale jorder kan blive nyttige og potentielt rentable, hvis de tilplantes med flerårige bioenergiafgrøder som buskpil og skiftegræs, rapporterer forskere i denne uge på det årlige møde i The Geological Society of America i Indianapolis.

I et projekt, der har været i gang siden 2011, forskere ved Argonne National Laboratory har undersøgt, hvordan buskpil og skiftegræs i sander, let udtørrede pletter af jord kan ikke kun kontrollere erosion, men suger også overskydende gødningskemikalier op, som ellers kunne forurene overfladevand og grundvand. Overskydende gødningsnæringsstoffer kan føre til et væld af nedstrøms problemer, herunder giftige algeblomster, øgede omkostninger til vandbehandlingsanlæg, og væksten af ​​den hypoksiske "døde" zone i Den Mexicanske Golf.

"Fokus er på at forbedre vandkvaliteten, " sagde John Quinn, en forsker ved Argonne National Laboratory i Lemont, Illinois. Men undervejs har de fundet ud af, at buskpil og græs også har andre potentielle fordele, herunder at være en kilde til biomasse til biobrændstof, en ressource for bestøvere og andet dyreliv, og ved at levere andre økosystemtjenester.

For at gennemføre deres undersøgelse, holdet, ledet af Cristina Negri, beliggende marginale områder på deres 6,5 hektar store forskningslandbrug i det østlige centrale Illinois, ved hjælp af majsudbyttekort, GIS, og offentligt tilgængelige data om jordbund og topografi for at identificere lav produktivitet, høj nitratudvaskning, og erosionsudsatte områder, forklarede Jules Cacho, også fra Argonne National Laboratory.

De plantede buskpil som en bioenergiafgrøde i marginale områder og overvågede derefter deres virkninger på jorden, jordvand, grundvand, og vegetation for at bestemme, hvordan næringsstoffer, der påføres majs- og sojabønnemarkerne, gik tabt i jordvandet eller blev optaget af planterne. De holdt også styr på ændringer i drivhusgasser, mangfoldigheden af ​​insekter, og den samlede vegetationsmasse.

Deres resultater viser, at siden pilene blev plantet i 2013, træerne har væsentligt reducerede koncentrationer af gødningsnitrat i jordvandet sammenlignet med jordvandet i de tilstødende kornmarker.

"Det, der er vigtigt ved flerårige afgrøder, er deres dybtgående egenskaber, " sagde Quinn. "De kan opsnappe overskydende nitrater fra majsafgrøder. Især energigræsserne har dybe og fibrøse rodsystemer."

"Det, der er attraktivt ved at implementere denne landskabstilgang, er, at den har potentialet til at imødekomme flere samfundsmæssige behov på én gang, dermed en gavnlig intensivering af arealanvendelsen, " sagde Negri.

Hvis fordelene ved nitratfjernelse og potentiel bioenergigenerering (fra høst og fordøjelse af piletræer og græs) tages i betragtning, omkostningerne ved at implementere græs- og buskpilene kunne i det mindste delvist udlignes.

"Det konkurrerer ikke med majs, " sagde Cacho. "Hvis der er et lokalt marked for biomasse, er der økonomisk fordel. Du fortrænger ikke nogen landbrugsjord. Du identificerer jord, der ikke er godt for majs og sojabønner. Du spilder ikke gødning."

Holdet arbejder med USDA Natural Resources Conservation Service med det formål at gøre deres integrerede arealforvaltning med pil og græs til en officiel "bedste forvaltningspraksis, "som kunne skabe yderligere økonomiske incitamenter for landmænd.