Det gamla ordspråket 'slösa inte, vill inte 'gäller för många situationer i livet, men kanske oväntat, Det är också relevant när vi pratar om poo.

Att lägga animaliskt avfall på jorden har länge accepterats som ett sätt att återanvända och återvinna det, men hur effektivt det är att öka växttillväxten jämfört med syntetiska eller konstgjorda gödningsmedel har inte förståtts väl på en stor, jordbruksskala.

Men nu ett lag, ledd av professor Deli Chen vid University of Melbourne, har analyserat 141 studier där animaliskt avfall, inklusive nötkreatur, gödsel från svin och fjäderfä, användes på grödor för att ersätta delar av eller hela syntetgödsel.

Studien, som såg professor Chen och Dr Shu Kee Lam från School of Agriculture and Food samarbeta med Dr Longlong Xia och Dr Xiaoyuan Yan från Chinese Academy of Sciences Institute of Soil Science, fann det finns fördelar på gården och bortom.

"Syntetgödsel används ofta eftersom de förser växter med det tillgängliga kväve de behöver för att producera protein för att växa, och att fånga energi från solen via fotosyntes, "säger professor Chen, som leder universitetets jordforskningsgrupp.

"Men den globala årliga produktionen av kväve från husdjursgödsel nådde för närvarande cirka 100 miljoner ton, så det finns en stor potential för jordbruk. "

Studien visade att skörden kan öka med 12,7 procent när mellan hälften och tre fjärdedelar av konstgödsel ersätts med animaliskt avfall. Och att öka avkastningen är viktigare än någonsin med tanke på att jordens befolkning beräknas nå 9,7 miljarder år 2050.

Men substitutionen minskade också kvävebaserad förorening i form av gaser och avrinning jämfört med konstgödsel.

Användning av animaliskt avfall ledde också till bättre lagring av kol i marken, vilket innebär att mindre kol förloras i atmosfären som växthusgasen koldioxid.

Professor Chen och hans kollegor föreslår att ersättning av gödsel med gödsel kan främja mikroorganismerna i jorden för att bättre immobilisera eller "låsa" kväve och kol i jorden. Detta immobiliserade kväve skulle sedan vara tillgängligt under växtsäsongen för grödan.

"Vi har alla sett bilderna av förstörelsen från blågröna alger i våra floder. Kostnaden för att rätta till denna ekologiska katastrof är enorm. Ett annat välkänt exempel är överdriven näring från gödningsmedel som rinner ut i Great Barrier Reef, "säger professor Chen.

Omkring 50 procent av kvävet som används för att odla jordbruksmark går förlorad för miljön, och det ökar till cirka 70 procent i boskapsfoder. Detta skapar en av de största frågorna inom jordbruket idag - kväveföroreningar.

Dessa resultat betonar vikten av att anta en lämplig substitutionsgrad för att producera högre avkastning med lägre kväveföroreningar.

Teamet fann att när gödsel används istället för konstgödsel, ammoniakutsläppen minskade med 27 procent, kväveutlakningen i grundvattnet minskade med 29 procent och kväveavrinningen minskade också med 26 procent.

Gödseln ger också andra näringsämnen som fosfor, kalium och viktiga mikronäringsämnen för grödor.

Förutom agronomiska och miljömässiga fördelar, användningen av animaliskt avfall för att komplettera konstgödsel är en enorm ekonomisk fördel för livsmedelsproducenter, säger professor Chen.

Men det finns vissa begränsningar. Vissa grödor inklusive spannmål och grönsaker växte inte lika bra med en ren gödselersättning, och professor Chen fann att dessa grödor kan behöva lite "kickstart" med syntetiskt kväve. Men 75 procent av gödningsmedlet kan fortfarande baseras på animaliskt avfall.

Dessa resultat betonar vikten av att anta rätt gödselersättningsgrad för att producera högre avkastning med lägre kväveföroreningar.

Nästa steg för laget är att maximera mängden kväve som kan återvinnas från animaliskt avfall.

I en tidigare studie, de har redan visat att tillsats av brunkol till djuravfallet minskar kväveförlusten i form av ammoniak. Resultaten visar att det kvarvarande kvävet skulle ha ett gödningsvärde på 49 AUD per ko och år. Med en genomsnittlig matplats med cirka 20, 000 nötkreatur, det skulle motsvara cirka en miljon australiensiska dollar varje år.

Forskarna kommer att testa denna teknik ytterligare - samarbete med moderna intensiva mejerier, gris och hönsgårdar på ett bidrag på 7 miljoner AUD på Cooperative Research Centers Partnerships Program.

"Här tillämpar vi mottot" använd det eller förlora det ". Om vi ​​ser djuravfall som en branschresurs, vi kan förhindra att det går förlorat för miljön., "säger professor Chen.