黑麦是捕获硝酸盐捕获碳和产生生物能源的正确作物

冬季黑麦因其多功能性而备受推崇。它是谷物的来源，也是饲料和地被植物，可以保护土壤免受风雨侵蚀。但冬季黑麦的好处还不止于此。

农业研究服务(ARS)团队和大学合作者于2015年开始进行的一系列研究表明，在玉米和大豆轮作之间种植冬季黑麦可以减少硝酸盐损失、固碳并提供营养来源。可再生天然气。

爱荷华州艾姆斯ARS农业与环境国家实验室的农业工程师罗伯特·马龙(RobertMalone)正在协调各项研究，以评估黑麦在“农业可持续集约化”中的潜在作用，这种方法被认为对于满足世界日益增长的粮食需求至关重要、饲料、纤维和燃料，而不会对土地和自然资源所能提供的资源造成过度负担。

在最新的研究中，研究小组使用田间规模的计算机模型来模拟美国中北部40个地点(包括密西西比河流域部分地区)的玉米和大豆轮作(无论是否种植冬季黑麦覆盖作物)。进入墨西哥湾。

最近发表在《环境研究快报》杂志上的研究结果包括：

与无黑麦的田地相比，在玉米-大豆轮作之间种植冬季黑麦覆盖作物(即使用地下排水管系统去除多余水分的田地)，排水中的硝酸盐含量降低了45%以上。或每公顷分别约为21公斤和44公斤。

在该模型模拟涵盖的中北部农田总面积6300万公顷(约1.56亿英亩)中，在瓷砖排水田上使用冬季黑麦覆盖作物可将进入墨西哥湾的硝酸盐负荷减少27%密西西比河流域。

当硝酸盐未被农作物利用并逸入溪流、河流、湖泊和其他地表水体时，会造成环境问题，从而损害水质并助长藻类大量繁殖。随后，这些水华中的藻类死亡和腐烂会消耗氧气，杀死或赶走鱼类和其他水生生物。

在墨西哥湾等沿海水域，这种情况被称为缺氧，它会形成一个占地数千平方英里的“死亡区”，其规模可能会对商业渔业和其他相关产业造成高昂的损失。例如，今年夏天，海湾的死区预计将覆盖4,155平方英里。

“多种因素，包括营养过剩和由于盐水或温度梯度导致的水体分层的影响，都可能造成缺氧条件。在北美，墨西哥湾缺氧区域的大小与Malone解释道，他与来自三个ARS实验室和四所大学的其他15名研究人员合作进行建模研究。

气候变化可能会增加墨西哥湾出现缺氧状况的可能性，从而促使美国环境保护署工作组努力在2035年之前将密西西比河流域的氮和磷负荷减少45%。

马龙表示：“在美国中北部，在玉米-大豆轮作中使用冬黑麦等覆盖作物是减少流入密西西比河的溪流和河流硝酸盐负荷的最有前途的保护策略之一。”

除了抑制硝酸盐损失之外，冬季黑麦覆盖作物还可能在捕获(或“封存”)碳方面发挥作用。

根据该模型的模拟，在美国中北部建立玉米-大豆轮作的冬季黑麦覆盖作物可以产生超过1800万吨(1980万吨)田间残留物，称为“生物质”。反过来，如果使用厌氧消化器将黑麦残渣转化为生物甲烷气体，则每年有可能产生2.1亿兆焦耳的能量，相当于23亿加仑乙醇的能量含量。

模拟还表明，在生物甲烷生产过程中，称为“升级”的标准过滤步骤每年可以去除和捕获750万吨(830万吨)二氧化碳，防止其在沼气生产时释放回大气中。燃烧以获取电力或热量，并为农民创造碳封存效益。

然而，研究人员并不认为冬季黑麦覆盖作物是管理氮和改善环境的众所周知的“灵丹妙药”。相反，它可能与其他措施相结合，包括使用饱和河岸缓冲区、控制排水、湿地和生物反应器。

马龙说：“冬季黑麦覆盖作物等综合保护措施和使用饱和缓冲区等田边措施有时被称为‘堆叠措施’，与单独使用每种措施相比，它们可以减少更多的氮损失。”

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