Согласно недавнему постановлению Агентства по охране окружающей среды США, 288 миллионов галлонов целлюлозного биотоплива должны быть смешаны с поставками бензина в США в 2018 году. Хотя эта цифра немного снизилась по сравнению с прошлым годом, отрасль все еще растет. в скромном темпе. Однако до сих пор производителям приходилось полагаться на неполную информацию и нереалистичные мелкомасштабные исследования при принятии решений о том, какое сырье выращивать и где. В новом межведомственном отчете представлены практические агрономические данные по пяти видам целлюлозного сырья, которые могут улучшить внедрение и увеличить производство по всей стране.
«Ранние оценки урожайности были основаны на данных с небольших исследовательских участков, но они не были реалистичными. Наша главная цель в этом проекте состояла в том, чтобы определить, могут ли эти виды быть жизнеспособными культурами при выращивании в масштабах фермы», - говорит Д. К. Ли, адъюнкт-профессор кафедры растениеводства Университета Иллинойса и руководитель части исследования, посвященной смеси прерий.
Проект, поддержанный Министерством энергетики США и Инициативой Sun Grant, начался в 2008 году и включает исследователей из 26 учреждений. Вместе они оценили биоэнергетический потенциал смесей проса, мискантуса, сорго, энергетического тростника и прерий в долгосрочных испытаниях, охватывающих широкий географический район. Из-за нехватки растительного сырья мискантус и энергетический тростник выращивались на меньших участках, чем другие культуры, но исследователи говорят, что новые результаты по-прежнему ценны для производителей.
Хотя принятие реальных решений и рекомендаций на основе данных о производительности на небольших участках менее желательно, чем на полях, мы чувствуем себя комфортно с результатами Miscanthus, поскольку они основаны на 33 наборах данных, собранных на пяти участках. более семи лет», - говорит Том Фойгт, профессор кафедры растениеводства в Университете I и руководитель части исследования, посвященной мискантусу.
Зерна выращивали в течение пяти-семи лет в разных местах и с разным уровнем азотных удобрений. Хотя известно, что большинство сельскохозяйственных культур переносят плохое качество почвы, исследователи обнаружили, что все они получали пользу от азота. Например, мискантус лучше всего проявил себя при внесении 53,5 фунтов на акр.
«Когда мы не вносили азотные удобрения, урожайность со временем падала. Но если мы использовали слишком много, 107 фунтов на акр, мы увеличивали выбросы закиси азота и выщелачивание нитратов», - говорит Фойгт. «Есть некоторая потребность в оплодотворении, но оно должно быть адаптировано к конкретным местам».
Смеси для прерий, которые выращивались на землях, зарегистрированных в Программе сохранения заповедников (CRP), также выиграли от добавления азота. Урожайность продолжала расти с добавлением до 100 фунтов на акр, но Ли говорит, что производителям придется сопоставлять выгоду от повышения урожайности со стоимостью удобрения.
"Несмотря на то, что это увеличило урожайность, экономически невыгодно использовать более 50 фунтов азота на акр."
И хотя большинство культур несколько засухоустойчивы, осадки сыграли свою роль.
«Производство мискантуса было напрямую связано с осадками», - говорит Фойгт. «В районах, где количество осадков уменьшилось, урожайность в целом снизилась. Однако это зависело от сроков. Если зимой было много воды, растения могли хорошо развиваться весной. Но если после этого выпадало мало осадков,, что больно получается."
Ли говорит, что смеси прерий, которые обычно состоят из выносливых трав, пострадали от сильных засух в 2012 и 2013 годах в некоторых местах. «За один год в нашем регионе в Оклахоме они даже не пытались собирать урожай. Урожайность была слишком низкой».
Ни одно сырье не «выиграло» по всем направлениям. «Это во многом зависит от местоположения, нормы внесения азота и изменчивости по годам», - говорит Фойгт. Вместо того, чтобы выделять конкретную урожайность, полученную в хорошие годы или в хороших местах, группа статистиков из исследовательской группы использовала полевые данные об урожайности и данные об окружающей среде для создания карт потенциальной урожайности пяти культур в США. самый высокий потенциал урожайности, от 8 до 10 тонн на акр в год.
Согласно новым результатам, самый высокий потенциал урожайности сортов проса равнинного находится в нижней части долины Миссисипи и в штатах побережья Мексиканского залива, тогда как урожайность смеси мискантуса и прерий, вероятно, будет самой высокой на верхнем Среднем Западе.
Ли говорит, что смеси прерий, которые обычно выращивают на землях CRP для сохранения почвы, не оправдали своего потенциала в исследовании. «Мы знаем, что сегодня существуют сорта проса с более высокой урожайностью, чем те, которые были включены в смеси CRP в исследовании. Если мы действительно хотим использовать CRP для производства биомассы, нам нужно сажать высокопродуктивные виды. Это значительно повысит доходность.
Одна из самых больших проблем сейчас заключается в том, что количество зарегистрированных CRP сокращается. Когда мы начинали, у нас было 36 миллионов акров по всей стране. Сейчас мы сократились до 26 миллионов. Фермеры считают, что они могли бы заработать больше денег, используя эту землю. для пропашных культур. Нам нужно найти какое-то решение, если мы хотим сохранить почву. Биомасса могла бы обеспечить доход для фермеров, если бы им разрешили собирать ее», - говорит Ли.
Energycane может достигать очень высоких урожаев, но в относительно ограниченной части страны. Однако культурой, которая показывает самые высокие потенциальные урожаи в наибольшем количестве местоположений, является сорго. Однолетняя культура легко адаптируется к различным условиям, и фермерам с ней будет легче работать.
Они хорошо вписываются в традиционную систему однолетних пропашных культур; лучше, чем многолетние культуры. Возможно, они не так желательны с экологической точки зрения, как многолетние культуры, но люди могут занимать деньги зимой, чтобы купить семена и материалы, а затем посадить, и продать осенью, чтобы погасить свои кредиты. Это годовой цикл, в котором находятся кукуруза и бобы», - говорит Фойгт.
Ли добавляет: «С точки зрения ухода сорго почти такое же, как кукуруза. Оно прорастает и растет так быстро, что борьба с сорняками не является большой проблемой. футов в высоту к сентябрю. Он также обладает хорошей засухоустойчивостью."
Недостатки чемпиона по биомассе? Он влажный при сборе урожая и не может храниться. Он также требует азота и может полегать или разрушиться перед сбором урожая во влажных или ветреных условиях. «Тем не менее, это действительно впечатляющее растение», - говорит Фойгт.
Исследователи сделали все необработанные данные исследования доступными онлайн для всех. Ли говорит, что это может быть полезно для всех: ученых, политиков и производителей. «Это должно быть полезно для разных заинтересованных сторон», - говорит он.