Недавно опубликованное исследование Мичиганского государственного университета подробно описывает, как просо, используемое в качестве биотоплива, может смягчить последствия изменения климата при выращивании на малоценных сельскохозяйственных землях. Для фермеров это также может обеспечить экономическую отдачу в этих непродуктивных пространствах.

Исследование было опубликовано в журнале Environmental Research Letters.

Группу возглавил Бруно Бассо, профессор Фонда МГУ по кафедрам наук о Земле и окружающей среде, а также наук о растениях, почве и микробиологии, а также биологической станции WK Kellogg. Также были задействованы Сындо Ким, адъюнкт-профессор инженерного колледжа МГУ, и Рафаэль Мартинес-Ферия, научный сотрудник лаборатории Бассо.

Возобновляемая энергия является предметом серьезных дискуссий во всем мире. Ученые-климатологи предупреждают о катастрофических последствиях, если ископаемое топливо останется основным источником энергии в будущем. Кроме того, такие страны, как США, сталкиваются с этическими и финансовыми дилеммами, связанными с зависимостью от иностранной нефти.

Лигноцеллюлозное биотопливо, изготавливаемое из растительной биомассы, является одним из немногих современных возобновляемых источников энергии, потенциально пригодных в качестве альтернативы топливу для транспортных средств. Но проблемы с ископаемым топливом нелегко решить, просто посадив больше биотопливных культур , таких как просо просо.

«Выращивание достаточного количества культур для использования биотоплива в транспортном секторе в больших масштабах потребует масштабных изменений в землепользовании», — сказал Бассо. «Это многоуровневая проблема. Возникают проблемы с продовольственной безопасностью, если земли, ранее использовавшиеся для выращивания продовольственных культур , были переведены на выращивание биотоплива. системы растениеводства».

Проблема усугубляется, когда фермеры думают, что делать с маргинальными, менее продуктивными землями. С ростом производственных затрат часто практически нет преимуществ для посадки в этих областях. Если производители все же решат сажать, экологических проблем предостаточно, так как на этих полях часто не хватает азота и может потребоваться интенсивное использование удобрений.

«Чтобы заставить фермеров изменить свое поведение, это изменение должно иметь для них прежде всего экономический смысл», — сказал Бассо. «Наша цель состояла в том, чтобы выяснить, могут ли маргинальные земли быть одновременно прибыльными и экологически безопасными, что было бы победой для всех участников».

Для этого проекта Бассо и его команда использовали мультимодельный ансамбль систем моделирования сельскохозяйственных культур, которые учитывают данные о почве, погоде и управлении. К ним относятся три модели из предыдущих исследований и программа Бассо «Системный подход к устойчивому землепользованию» (SALUS), которая моделирует ежедневное производство сельскохозяйственных культур в течение многих лет с использованием различных стратегий управления.

Ансамбль из нескольких моделей предназначен для лучшего понимания и количественной оценки неопределенностей, исходящих от входных данных модели и параметров, уникальных для каждой модели. Бассо сказал, что это первое исследование, в котором используется модельный ансамбль, связанный с искусственным интеллектом, для проса, используемого для производства биоэнергии.

Команда Бассо обнаружила, что небольшое количество азотных удобрений обеспечивает долгосрочное повышение урожайности, которое перевешивает выбросы парниковых газов, что противоречит другим исследованиям. Исследователи считают, что польза может быть намного больше на землях, ограниченных дефицитом азота, как это имеет место в нескольких районах Мичигана. Бассо отметил, что использование этой стратегии не столь эффективно в районах с богатым органическим углеродом почвы или в районах с низким уровнем осадков и коротким вегетационным периодом.

«Это показывает, что некоторые маргинальные земли, на которых не хватает азота, имеют потенциальную ценность для выращивания биотоплива, что представляет интерес для фермеров, стремящихся повысить прибыльность и важность для окружающей среды за счет сокращения углеродного следа производства», — сказал Бассо. «Важно, чтобы, пытаясь решить проблему, мы не создавали другую, поэтому уровни добавляемых азотных удобрений имеют решающее значение для поддержания общего положительного результата для климата».