En karta visar låg, medelhöga och höga uppskattningar för teoretiska förändringar av vattenhållande kapacitet i mark med tillsats av biokol. En studie av forskare från Rice University visade hur biokol kan hjälpa till att minska överflödig bevattning i jordbruket, beroende på typ av jord och biokolegenskaper. Kredit:Masiello Lab/Rice University
De abstrakta fördelarna med biokol för långtidslagring av kol och kväve på amerikanska gårdar är tydliga, och nu visar ny forskning från Rice University en kortsiktig, konkret bonus även för jordbrukare.
Det skulle vara pengar. Att vara precis, pengar som inte spenderas på bevattning.
I bästa fall för vissa regioner, En omfattande användning av biokol skulle kunna spara lite mer än 50 % av det vatten de nu använder för att odla grödor. Det innebär en betydande omedelbar besparing för de etablerade miljöfördelarna med biokol.
Studien med öppen tillgång visas i tidskriften GCB Bioenergi .
Biokol är i grunden träkol som produceras genom pyrolys, högtemperaturnedbrytning av biomassa, inklusive halm, trä, skal, gräs och andra material. Det har varit föremål för omfattande studier på Rice och på andra håll när jordbruksindustrin letar efter sätt att öka produktiviteten, binda kol och bevara jord.
Den nya modellen byggd av Rice-forskare utforskar en annan fördel, använder mindre vatten.
"Det finns mycket biokolforskning som mest fokuserar på dess kolfördelar, men det finns ganska lite om hur det skulle kunna hjälpa intressenter på en mer kommersiell nivå, " sa huvudförfattaren och risalumnen Jennifer Kroeger, nu stipendiat vid Science and Technology Policy Institute i Washington, D.C. "Det är fortfarande ett framväxande område."
Studien leds av Rice-biogeokemisten Caroline Masiello och ekonomen Kenneth Medlock tillhandahåller formler för att hjälpa bönder att uppskatta bevattningskostnadsbesparingar från ökad vattenhållningskapacitet (WHC) med biokoltillägg.
Biochars fördelar för den långsiktiga bindningen av kol och kväve på amerikanska gårdar är tydliga, men ny forskning från Rice University visar att det kan hjälpa bönder att spara pengar på bevattning också. Studien visade att sandjord, särskilt, får förmågan att behålla mer vatten när den modifieras med biokol. Kredit:Masiello Lab/Rice University
Forskarna använde sina formler för att avslöja att regioner i landet med sandjordar skulle se de största fördelarna, och därmed de mest potentiella bevattningsbesparingarna, med biokoltillägg, områden främst i sydost, långt norr ut, nordöstra och västra USA.
Studien analyserar sambandet mellan biokolegenskaper, appliceringshastigheter och förändringar i WHC för olika jordar som beskrivs i 16 befintliga studier för att bedöma deras förmåga att begränsa bevattning.
Forskarna definierade WHC som mängden vatten som finns kvar efter att ha låtit mättad jord dränera under en bestämd period, vanligtvis 30 minuter. Lerjordar har högre WHC än sandjordar, men sandiga jordar i kombination med biokol öppnar mer porutrymme för vatten, göra dem mer effektiva.
WHC bestäms också av porutrymmet i själva biokolpartiklarna, med de bästa resultaten från gräsbevuxna råvaror, enligt deras analys.
I en grundligt studerad tomt med sandjord som drivs av University of Nebraska-Lincolns Agricultural Water Management Network, Kroeger beräknade en specifik vattenbesparing på 37,9 % för jord som modifierats med biokol. Hennes siffror inkluderade genomsnittliga nederbörds- och bevattningsnivåer för sommaren 2019.
Forskarna noterade att laboratorieexperiment vanligtvis packar mer biokol i ett jordprov än vad som skulle användas i fält, så jordbrukarnas resultat kan variera. Men de hoppas att deras formel kommer att vara en värdig guide till dem som vill strukturera framtida forskning eller maximera sin användning av biokol.
Mer omfattande data för lerjordar, tillsammans med bättre karakterisering av en rad olika typer av biokol, kommer att hjälpa forskarna att bygga modeller för användning i andra delar av landet, de skrev.
"Denna studie uppmärksammar värdet av biokoländring, särskilt i sandiga jordar, men det är viktigt att notera att anledningen till att vi kallar ut sandjordar här är på grund av bristen på data om finare jordar, ", sa Masiello. "Det är möjligt att det också finns betydande ekonomiska fördelar på andra jordtyper; data var helt enkelt inte tillgängliga för att begränsa vår modell under dessa förhållanden."
"Naturbaserade lösningar vinner dragkraft hos federala, statlig och internationell nivå, " lade Medlock till, noterar den nyligen införda lagen om växande klimatlösningar som ett exempel. "Ändring av biokolmark kan förbättra markens kolbindning samtidigt som det ger betydande bifördelar, såsom kvävesanering, förbättrad vattenretention och högre jordbruksproduktivitet. Sviten av potentiella fördelar ökar attraktiviteten för kommersiella åtgärder inom jordbrukssektorn såväl som stödjande politiska ramar."
