Cultiver des cultures énergétiques durables sans augmenter les émissions de gaz à effet de serre, peut être possible sur les saisons humides, des paysages écologiquement sensibles, selon les chercheurs qui ont mené une étude sur les terres du Conservation Reserve Program (CRP).

Debasish Saha, chercheur postdoctoral en sciences végétales, Penn State College of Agricultural Sciences et ses collègues, mesuré la quantité de protoxyde d'azote, un puissant gaz à effet de serre, émanant de parcelles de panic raide produisant des biocarburants - une graminée vivace indigène - et de miscanthus - une espèce de graminée non indigène - poussant dans une zone expérimentale du centre-est de la Pennsylvanie et les a comparés aux émissions des acres de CRP non perturbés. L'expérience s'est déroulée sur un site de surveillance à long terme géré par le service de recherche agricole du département de l'Agriculture des États-Unis.

L'oxyde nitreux est produit par des micro-organismes lorsque des sols contenant un excès d'azote provenant d'engrais et d'autres sources coïncident avec un environnement de sol presque saturé après une tempête ou la fonte des neiges. Il est principalement émis par les activités agricoles et contribue à environ 6 pour cent de l'influence totale du réchauffement sur la planète.

Une augmentation des émissions d'oxyde nitreux des terres CRP plantées de cultures énergétiques saperait la logique d'utilisation des terres CRP pour la production de cultures énergétiques. La phase de transition - lorsque les cultures énergétiques sont établies - est l'une des périodes les plus sensibles car les plantes sont petites et ne font qu'établir leur système racinaire.

Les chercheurs ont mesuré les émissions d'oxyde nitreux au fond d'un bassin versant qui est un exemple réaliste de terres CRP dans un paysage saisonnièrement humide. Une voie CRP existante a été partiellement convertie en panic raide et en miscanthus et les chercheurs ont mesuré les émissions d'oxyde nitreux de mai à septembre 2013 avec des dispositifs d'échantillonnage de gaz.

La fréquence d'échantillonnage variait d'hebdomadaire à bihebdomadaire, et augmenté après les événements de fertilisation et de précipitation. Les chercheurs ont également surveillé en permanence la teneur en eau du sol pour comprendre la dynamique de l'eau du sol dans le paysage, un déclencheur critique pour les émissions d'oxyde nitreux. Ils ont installé des capteurs d'humidité du sol à trois profondeurs du sol dans chacun des 48 points de surveillance et connectés chacun à des enregistreurs de données via un réseau de câbles enterrés.

Saha et ses collègues ont publié leurs conclusions aujourd'hui (10 mars) dans Biologie du changement global :bioénergie , suggérant que CRP et d'autres marginaux, les terres riveraines mises de côté pour la conservation sont de bons candidats pour la production de biomasse. Ils ont constaté que bien que les émissions d'oxyde nitreux aient dépassé le niveau de référence fourni par les terres du CRP, l'augmentation ne s'est produite que dans une petite partie du paysage.

"Les émissions d'oxyde nitreux n'étaient plus élevées que dans les pentes les plus proches du cours d'eau qui sont humides et retiennent l'humidité du sous-sol pendant la plus longue période de temps après une tempête ou une fonte des neiges, " dit Saha. " Alors, les cultures énergétiques sont-elles un problème ou une solution à cet égard ? Clairement, une grande partie du paysage planté de panic raide et de miscanthus n'a pas émis plus de protoxyde d'azote que le reste des terres du CRP, et il est prévu qu'une fois établi, les grandes émissions de la pente peuvent être supprimées. »

Les cultures énergétiques peuvent aider à réduire l'empreinte carbone de l'économie américaine avec une source nationale d'un carburant renouvelable. L'expansion des cultures énergétiques, cependant, nécessite le déplacement d'autres utilisations des terres existantes. Les plusieurs millions d'acres de terres du CRP aux États-Unis, qui ont été mis de côté pour la conservation, semblent particulièrement adaptés à cette extension.

Le gouvernement fédéral paie les producteurs pour qu'ils ne cultivent pas sur les terres du CRP.

Cultiver des cultures de biomasse sur les terres du CRP pourrait être bon pour l'environnement, membre de l'équipe de recherche, Armen Kemanian, professeur agrégé de systèmes de production et de modélisation, État de Penn. « Dans le nord-est des États-Unis, ces terres du CRP ont tendance à se trouver sur des zones saisonnières humides ou escarpées du paysage qui sont sensibles à l'environnement. Lorsqu'il est combiné avec une disponibilité élevée d'azote minéral provenant d'engrais provenant de terres cultivées adjacentes et d'autres sources, les conditions humides alimentent les émissions de protoxyde d'azote.

« Les cultures énergétiques d'herbe dans ces zones paysagères peuvent offrir des avantages supplémentaires en matière de qualité de l'eau. En raison du potentiel élevé de production de biomasse, ces cultures peuvent utiliser des éléments nutritifs qui, autrement, iraient dans le ruisseau et se retrouveraient dans la baie de Chesapeake. Ainsi, lorsque ces cultures énergétiques pérennes s'ajoutent à des paysages fortement agricoles, les résultats peuvent être une solution gagnant-gagnant :une énergie à faible émission de carbone et une eau plus propre. »