Выбросы парниковых газов и аммиака при культивации ряски на разведенном жидком навозе

Преобразование сельскохозяйственных отходов в полезный белок

Современное животноводство производит огромные объемы навоза, который может выделять в атмосферу газы, усиливающие потепление, и вызывать выбросы азота в воздух и воду. В этом исследовании рассматривается занимательная идея: использовать крошечные плавающие растения — ряску — чтобы превращать разведенный коровий навоз в высококачественный белок, одновременно оценивая, очищает ли эта система выбросы или лишь переводит их в другую форму. Работа важна для всех, кто интересуется климатически дружественными продуктами питания, чистым воздухом в сельских районах и новыми способами переработки питательных веществ вместо их потерь.

Маленькие плавающие растения с большим потенциалом

Ряска — это группа очень мелких, быстро растущих растений, образующих ярко-зеленый ковер на стоячей воде. Она богата белком и уже проверялась как корм для свиней, птицы, рыб и даже как пища для человека. Поскольку ряска хорошо растет в богатой питательными веществами воде, некоторые ученые рассматривают ее как способ «апсайклинга» азота из навоза в ценный белок, вместо того чтобы позволять азоту уходить в виде загрязнения. До сих пор почти ничего не было известно о том, какие парниковые газы и аммиак выделяются при выращивании ряски прямо на разведенном жидком навозе в реальных уличных условиях.

Как тестировали уличные пруды с ряской

Исследователи установили десять больших уличных ящиков, заполненных разведенным коровьим жидким навозом, имитируя мелкие фермерские пруды для навоза. В половине ящиков был покрывающий поверхность слой ряски вида Lemna minor, в других же находился только навоз. Провели два недельных эксперимента: один, где измерения газов проводили в темноте, имитируя ночь, и другой — при свете, имитируя день. Несколько раз в день они плотно закрывали крышки ящиков, перемешивали воздух над навозом небольшими вентиляторами и брали пробы для измерения метана, углекислого газа, закиси азота и аммиака. Одновременно они отслеживали скорость роста ряски и количество полученного белка.

Что случилось с газами

Измерения газов показали смешанную картину. Метан, сильный парниковый газ из навоза, был высоким в первые часы после запуска систем, но затем резко упал во всех ящиках, почти до нуля через несколько дней, независимо от наличия ряски. Двуглекислый газ вел себя так, как и следовало ожидать для фотосинтезирующего растения: при свете пруды с ряской поглощали углекислый газ из воздуха, а в темноте выделяли его через дыхание, однако в целом они функционировали как углеродный поглотитель. Аммиак, который способствует загрязнению воздуха и может вредить экосистемам рядом с фермами, уменьшился более чем на 80 процентов при покрытии навоза ряской — она действовала как живой «крышка», поглощающая азот и физически препятствующая испарению.

Скрытая цена: другой мощный газ

Хорошие новости по аммиаку сопровождались важным минусом. Пруды с ряской выделяли намного больше закиси азота, чем только навоз, как при свете, так и в темноте. Закись азота — парниковый газ, который молекула к молекуле оказывает намного более сильный эффект потепления, чем углекислый газ. Исследователи обнаружили повышение концентраций определенных форм азота в воде, указывающее на более интенсивную микробную активность под слоем ряски, вероятно ускоряющую цепочку превращений аммония в закись азота. Иными словами, система, по-видимому, заменила один путь потери азота (испарение аммиака) на другой (выделение закиси азота), а не просто устранила проблему.

Насколько «зелен» белок из ряски?

Объединив данные по выбросам газов и урожаю белка, команда оценила климатический след белка ряски, выращенной на навозе. В зависимости от погоды и скорости роста они получили значения примерно от 3,5 до 6,5 килограмма CO2‑эквивалента на килограмм белка. Этот диапазон пересекается с показателями хорошо управляемых полевых культур, таких как бобы фаба и ячмень, хотя в этих опытах ряска еще не достигла своего потенциального темпа роста. Более быстрый рост снижал климатическое воздействие на единицу белка, что показывает: повышение продуктивности — ключевой рычаг для уменьшения следа.

Какие выводы для будущих ферм

Для неспециалиста главный вывод таков: пруды с ряской на разведенном навозе могут стать перспективным способом превращать фермерские отходы в собственный белок, одновременно улавливая углерод и резко сокращая выбросы аммиака. В то же время система сейчас увеличивает эмиссию закиси азота, что представляет собой серьезную климатическую проблему. Авторы подчеркивают, что понимание микробов и уровней кислорода в тонком слое воды под матом ряски будет ключевым для разработки способов сокращения этого газа — через лучший дизайн прудов, управление или дополнительные методы обработки. Если эти препятствия удастся преодолеть, крошечные растения ряски могут помочь животноводческим фермам замкнуть циклы питательных веществ и поставлять белок с климатическими затратами, сопоставимыми или лучшими, чем у многих традиционных культур.

Цитирование: Stadtlander, T., Gomez, D.M., Müller, R. et al. Greenhouse gas and ammonia emissions from duckweed cultivation systems using diluted liquid manure. Sci Rep 16, 9887 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39270-4

Ключевые слова: ряска, навоз, парниковые газы, выбросы аммиака, устойчивый белок