Dans un effort continu pour découvrir les conditions idéales pour cultiver des biocarburants alternatifs qui offrent plus d'avantages environnementaux, Des scientifiques de l'Université du Minnesota ont appliqué leurs recherches sur les prairies indigènes du Haut-Midwest pour comprendre les terres marginales, en particulier les champs agricoles abandonnés et dégradés.

"Originaire de, les graminées vivaces et les champs abandonnés ont été proposés comme moyen d'accroître les avantages environnementaux des biocarburants. Biocarburants de première génération, comme l'éthanol de maïs, nécessitent une utilisation intensive d'engrais azotés et retirent des terres à la production alimentaire. Nous voulions voir si les graminées des prairies pourraient s'avérer être une meilleure culture, " a déclaré le chercheur principal David Tilman, professeur au College of Biological Sciences (CBS) et directeur de la Cedar Creek Ecosystem Science Reserve.

Un autre avantage potentiel des graminées vivaces est lié à leurs systèmes racinaires profonds. Selon les chercheurs, les systèmes racinaires plus profonds, contrairement à ceux observés dans les cultures annuelles comme le maïs, sont capables de stocker de grandes quantités de carbone sous terre qui seraient autrement libérées dans l'atmosphère. Cependant, parce que les graminées vivaces sur les terres marginales peuvent avoir de faibles rendements en raison d'un sol moins fertile, les chercheurs ont examiné des moyens de maximiser la croissance des graminées sans effets négatifs sur l'environnement.

Dans l'étude de 10 ans publiée dans Durabilité de la nature , les chercheurs ont utilisé 36 parcelles sur un site agricole abandonné dans la réserve scientifique de l'écosystème de Cedar Creek pour planter 32 espèces de plantes de prairie et de savane originaires du Minnesota. En 2007, les chercheurs ont divisé les parcelles en plusieurs groupes et leur ont attribué une combinaison de deux traitements :l'ajout d'eau (c. irrigué ou non) et la fertilisation azotée (c. 0 g/m ² , 7 g/m ² , 14 g/m ² ).

Au cours de la prochaine décennie, les chercheurs ont découvert que :

• traitements modérés (irrigation et 7 g/m ² d'azote) avaient les meilleurs rendements en biomasse et stockage de carbone du sol, tout en ayant des effets négligeables sur la stabilité, diversité et perte de nutriments dans les eaux souterraines;
• par rapport au témoin (non irrigué et sans ajout d'azote), des traitements modérés ont entraîné presque deux fois le rendement et le stockage du carbone dans le sol et, si les plantes étaient converties en bioénergie pour remplacer les combustibles fossiles, cela entraînerait deux fois les économies de gaz à effet de serre ;
• par rapport au traitement modéré, le traitement plus intensif (irrigation et 14 g/m ² d'azote) a réduit de 30 pour cent les économies de gaz à effet de serre, Lessivage des nitrates 10 fois plus important et perte de diversité végétale 120% plus importante.

"Nos résultats indiquent que différents niveaux d'intensification ont des avantages et des coûts environnementaux différents, " dit Yi Yang, l'auteur principal de l'étude et maintenant chercheur postdoctoral au Département de génie des bioproduits et des biosystèmes de l'Université du Minnesota. "Notre étude suggère que l'optimisation de multiples bénéfices environnementaux nécessite des pratiques d'intensification durable adaptées aux sols, le climat et les espèces végétales d'une région.

Par rapport à l'éthanol de maïs, les chercheurs ont découvert que le rendement en biomasse des graminées indigènes les plus performantes était modérément inférieur (six tonnes par hectare par rapport au rendement moyen du maïs de huit tonnes par hectare aux États-Unis). Cependant, les chercheurs ont découvert qu'en raison d'une plus faible utilisation d'azote et d'une plus grande quantité de stockage de carbone dans le sol, les prairies indigènes se traduiraient par des économies globales de gaz à effet de serre plus élevées lorsqu'elles seraient converties en bioénergie.

« Faire pousser des herbes des prairies à haute diversité et toutes les fleurs des prairies associées sur des terres agricoles abandonnées et les utiliser pour la bioénergie peut restaurer l'écologie de la faune et, en fin de compte, améliorer le climat de la Terre en aidant à déplacer les combustibles fossiles, " a déclaré Clarence Lehman, chercheur principal et membre du corps professoral de la SCB.

D'autres études dans d'autres régions avec des caractéristiques de sol et des climats différents devraient être menées pour élargir ces résultats.