Žito vychytá dusičnany a zachytí uhlík pro výrobu bioenergie

16. 08. 2024 Doc. Dr. Ing. Jaroslav Salava; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Hnojení Zobrazeno 364x

Ozimé žito je ceněno pro svou všestrannost. Je zdrojem zrna, píce a také může krýt půdu před větrnou a vodní erozí. Tím ale výhody ozimého žita nekončí. Série studií zahájených v roce 2015 týmem z Agricultural Research Service (ARS) a spolupracovníky z univerzity naznačuje, že založení krycí plodiny ozimého žita mezi kukuřici a sóju může snížit ztráty dusičnanů, vázat uhlík a poskytnout zdroj obnovitelného bioplynu.

Cílem studií je vyhodnotit potenciál žita v „udržitelné intenzifikaci zemědělství“. Tento přístup je považován za zásadní pro uspokojení rostoucí světové poptávky po potravinách, krmivech, vláknech a palivech bez nadměrného zatížení půdy a přírodních zdrojů.

V nejnovějších studiích byl v polním měřítku použit počítačový model k simulaci sledu kukuřice a sóji, s nebo bez krycí plodiny ozimého žita, na 40 místech po celém severu centrálních Spojených států, včetně částí povodí řeky Mississippi, která se vlévá do vod Mexického zálivu.

Mezi výsledky nedávno publikovanými v časopise Environmental Research Letters patří:

• založení krycí plodiny ozimého žita mezi kukuřici a sóju na polích odvodněných podzemními drenážními trubkami snížilo hladinu dusičnanů v drenážní vodě o více než 45 % ve srovnání s poli bez žita (21–44 kg/ha),
• na celkových 63 mil. ha zemědělské půdy na severu centrální USA, kterou modelové simulace zahrnovaly, se použití krycích plodin ozimého žita na polích odvodněných drenážními trubkami promítlo do 27% snížení zátěže dusičnany vstupujícími do Mexického zálivu přes povodí řeky Mississippi.

Dusičnany představují problém pro životní prostředí, když nejsou využity plodinami a unikají do potoků, řek, jezer a dalších povrchových vod, snižují její kvalitu a pomáhají podporovat rozvoj vodního květu. Následné odumření a rozklad vodního květu spotřebovává kyslík, zabíjí nebo vyhání ryby a další vodní živočichy.

V pobřežních vodách, jako je Mexický záliv, je tento stav známý jako hypoxie a vytváří „mrtvou zónu“ o rozloze několika tisíc čtverečních kilometrů, což je velikost, která si může vyžádat nákladnou daň na komerčním rybolovu a dalších souvisejících odvětvích. Například v létě 2023 se předpokládalo, že mrtvá zóna v Mexickém zálivu pokryje 10 761 km².

Hypoxické podmínky může vytvořit celá řada faktorů, včetně účinků přebytečných živin a stratifikace vodního tělesa (vrstvení v důsledku gradientů solí nebo teplot). Velikost hypoxické oblasti v Mexickém zálivu koreluje s jarními zátěžemi z řeky Mississippi.

Klimatické změny mohou zvýšit pravděpodobnost hypoxických podmínek v Mexickém zálivu, což urychluje úsilí U. S. Environmental Protection Agency snížit zatížení dusíkem a fosforem z povodí řeky Mississippi o 45 % do roku 2035.

Použití krycích plodin, jako je ozimé žito, ve sledu kukuřice - sója v severní části centrální USA je jednou z nejslibnějších konzervačních strategií pro snížení dusičnanového zatížení potoků a řek, které se vlévají do řeky Mississippi. Kromě omezování ztrát dusičnanů může ozimé žito jako krycí plodina hrát také roli při zachycování uhlíku („sekvestraci“). Podle modelových simulací by zakládání krycí plodiny ozimého žita v rotacích kukuřice a sóji napříč severem centrální USA mohlo vyprodukovat více než 19,8 mil. t biomasy. Tyto zbytky žita mají zase potenciál poskytnout 210 terajoulů energie ročně, pokud by byly přeměněny na bioplyn pomocí anaerobní digesce.

Simulace také naznačují, že v procesu výroby biometanu by standardní krok filtrace zvaný „upgrading“ (proces separace metanu od oxidu uhličitého a dalších plynů z bioplynu) mohl umožnit odstranění a zachycení 8,3 mil. t oxidu uhličitého ročně, čímž by se zabránilo jeho uvolnění zpět do atmosféry, když se bioplyn spaluje na elektřinu nebo teplo a vytvořit tak přínos pro zemědělce ze sekvestrace uhlíku.

Vědci považují využití ozimého žita jako krycí plodiny za příslovečnou „magickou kulku“ (nemůže minout cíl) pro hospodaření s dusíkem a zlepšování životního prostředí. Spíše bude pravděpodobně integrována s dalšími opatřeními, včetně použití nasycovacích pobřežních nárazníků, řízeného odvodnění, mokřadů a bioreaktorů.

Kombinované konzervační postupy, jako jsou krycí plodiny - ozimé žito a opatření na okrajích polí - použití nasycovacích nárazníků, se někdy nazývají skládané postupy, a mohou snížit ztráty dusíku více, než když se každý postup používá samostatně.

Porost žita ozimého na podzim

Žito ozimé jako krycí plodina

Zdroj: Malone R.W. et al. (2023): Harvested winter rye energy cover crop: multiple benefits for North Central US. Environmental Research Letters, 18: 07400. DOI 10.1088/1748–9326/acd708.