The broad impacts of corn stover and wheat straw removal for biofuel production on crop productivity, soil health and greenhouse gases emissions
| Autor: | Battalia, M., Thomason, W., Fike, J. H., Evanilo, G. K., von Kossel, M., Babur, E., Iqbal, Y., Diatta, A. A. |
|---|---|
| Jazyk: | ukrajinština |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: |
біоекономіка
біоенергетика адаптація до кліматичних змін урожайність сільськогосподарських культур природні ресурси екологічна стійкість пом’якшення викидів парникових газів кругообіг поживних речовин пожнивні залишки здоров’я ґрунту food and beverages complex mixtures bioeconomy bioenergy adaptation to climate change crop yield natural resources environmental sustainability greenhouse gas emission mitigation nutrient cycle crop residues soil health |
| Zdroj: | Bioenergy; No. 1 (2021); 16–20 Біоенергетика; № 1 (2021); 16–20 |
| ISSN: | 2707-3653 |
| Popis: | Biofuel production from crop residues is widely recognized as an essential component of developing a bioeconomy, but the removal of crop residues still raises many questions about the sustainability of the cropping system. Therefore, this study reviews the sustainability effects of crop residues removal for biofuel production in terms of crop production, soil health and greenhouse gas emissions. Most studies found little evidence that residue management had long-term impacts on grain yield unless the available water is limited. In years when water was not limiting, corn and wheat removal rates ≥90% produced similar or greater grain yield than no removal in most studies. Conversely, when water was limiting, corn grain yield decreased up to 21% with stover removal ≥90% in some studies. Changes in soil organic fractions and nutrients depended largely on the amount of residue returned, soil depth and texture, slope and tillage. Reductions in organic fractions occurred primarily with complete stover removal, in the top 15–30 cm in fine-textured soils. Soil erosion, water runoff and leaching of nutrients such as total nitrogen (N) and extractable soil potassium decreased when no more than 30% of crop residues were removed. Stover management effects on soil bulk density varied considerably depending on soil layer, and residue and tillage management, with removal rates of less than 50% helping to maintain the soil aggregate stability. Reductions in CO2 and N2O fluxes typically occurred following complete residue removal. The use of wheat straw typically increased CH4 emissions, and above or equal to 8 Mg/ha wheat straw led to the largest CO2 and N2O emissions, regardless of N rates. Before using crop residues for biofuel production, it should therefore always be checked whether neutral to positive sustainability effects can be maintained under the site-specific conditions. Виробництво біопалива з пожнивних решток є загальновизнаним важливим компонентом розвитку біоекономіки, проте вилучення пожнивних залишків все ще викликає багато питань щодо стійкості сільськогосподарської системи. Тому в цьому дослідженні розглядається вилучення пожнивних рослинних залишків для виробництва біопалива з точки зору рослинництва, стану ґрунту й вивільнення парникових газів. У переважній більшості досліджень наведено мало доказів того, що управління залишками має довгостроковий вплив на врожайність зерна, за умови, якщо доступна волога не обмежена. В роки, коли волога не була обмежуючим фактором, у більшості досліджень при вилученні залишків кукурудзи й пшениці ≥ 90%, врожайність зерна була подібною або вищою, ніж без вилучення. І навпаки, у деяких дослідженнях, коли волога була обмеженою, урожайність зерна кукурудзи знижувалася до 21% із видаленням залишків ≥ 90%. Зміни в органічних фракціях ґрунту й балансі поживних речовин залежали, значною мірою, від кількості повернутих залишків, текстури й шару ґрунту, ухилу поля й способу обробітку ґрунту. Зменшення вмісту органічних фракцій відбувалось переважно при повному видаленні залишків, у шарі 15–30 см, у ґрунтах з дрібною текстурою. Ерозія ґрунту, стікання води й вимивання поживних речовин, таких як загальний азот (N) і екстрагований калій, зменшуються, коли видаляється не більше 30% пожнивних залишків. Вплив управління пожнивними залишками на насипну щільність ґрунту значно варіював залежно від шаруґрунту, управління залишками та системи обробітку ґрунту, з коефіцієнтом вилучення залишків менше 50%, що допомагає підтримувати агрегатну стійкість ґрунту. Зниження потоків CO2 і N2O, як правило, відбувалося після повного вилучення залишків. Повернення пшеничної соломи, як правило, збільшувало викиди CH4, а викиди CO2 і N2O були максимальними при поверненні пшеничної соломи в кількості 8 тон на гектар, незалежно від норми внесення N. Тому перед використанням рослинних залишків для виробництва біопалива слід завжди перевіряти, чи можна підтримувати нейтральну або позитивну стійкість в умовах конкретних ділянок. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|