研究：生產(chǎn)者應(yīng)該如何種植纖維素生物燃料作物

　　根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)局最近的一項(xiàng)決定，到2018年，美國汽油供應(yīng)必須混合2.88億加侖的纖維素生物燃料。盡管這一數(shù)字比去年略有下降，但該行業(yè)仍在溫和增長。但是，到目前為止，生產(chǎn)者不得不依靠不完整的信息和不切實(shí)際的小規(guī)模研究來指導(dǎo)他們決定哪些原料能夠生長，以及在哪里種植。一份新的多機(jī)構(gòu)報(bào)告為五種纖維素原料提供了實(shí)用的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，這可以提高其在全國的采用率并提高產(chǎn)量。

　　“早期收益估計(jì)是基于小型研究地塊的數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)并不現(xiàn)實(shí)。我們這個(gè)項(xiàng)目的主要目標(biāo)是確定這些物種在農(nóng)場種植時(shí)是否可以成為可行的作物。”D.K.李，伊利諾伊大學(xué)作物科學(xué)系副教授和草原混合物的研究主任。

　　該項(xiàng)目得到美國能源部和太陽資助計(jì)劃的支持，于2008年開始，包括來自26個(gè)機(jī)構(gòu)的研究人員。他們共同評估了柳枝稷、芒草、高粱，甘蔗以及草原混合物在大范圍長期試驗(yàn)中的生物能源潛力。由于植物材料短缺，芒草和甘蔗只能在小塊土地上做生長試驗(yàn)。但研究人員說，新的結(jié)果對生產(chǎn)者仍然有參考價(jià)值。

　　“雖然根據(jù)小地塊的數(shù)據(jù)作出的決策和建議并不像從實(shí)際尺度的地塊那樣可取，但我們對芒草的結(jié)果感到滿意，因?yàn)樗鼈兓谄吣陙韽奈鍌€(gè)地點(diǎn)收集的33個(gè)數(shù)據(jù)集”，Tom Voigt，作物科學(xué)系教授和芒草部分的研究主任。

　　農(nóng)作物在多個(gè)地點(diǎn)種植五到七年，氮肥用量不同。雖然已知大多數(shù)作物能夠耐受較差的土壤質(zhì)量，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們或多或少都從氮肥中受益。例如，芒草每英畝施用氮肥53.5磅時(shí)效果最好。

　　“當(dāng)我們沒有施氮時(shí)，產(chǎn)量隨著時(shí)間的推移而下降。但如果我們使用太多，如每英畝107磅，那就會增加氧化亞氮排放和硝酸鹽的浸出”，Voigt說。 “有一些需要施肥，但它應(yīng)該根據(jù)具體的地點(diǎn)來衡量。”

　　在參與保護(hù)儲備計(jì)劃的土地上種植的草原混合物也受益于氮的增加。隨著每英畝增加到100磅，產(chǎn)量不斷增加，但李說，生產(chǎn)者將不得不權(quán)衡產(chǎn)量效益與肥料成本。

　　“盡管產(chǎn)量增加，但每英畝使用50磅以上的氮肥在經(jīng)濟(jì)上并不劃算。”

　　雖然大部分作物都有些耐旱性，但是所需水量卻有所不同。

　　Voigt說：“芒草產(chǎn)量直接與降水有關(guān)。在降水較少的地區(qū)，收益率普遍下降。但是，這取決于時(shí)間。如果冬天有大量的水，那么春天的植物就可以很好的利用。但是如果在這之后我們的降雨量很少的話，就會影響產(chǎn)量。”

　　李說，草原混合物通常由耐寒草組成，2012年和2013年一些地方遭受嚴(yán)重的干旱， “在俄克拉荷馬州，他們甚至都沒有收獲。產(chǎn)量太低了。”

　　沒有一個(gè)原料物種能“全盤”通吃。 Voigt說：“這很大程度上取決于地理位置，氮肥施用量和年份變化。”研究團(tuán)隊(duì)內(nèi)部有一組統(tǒng)計(jì)并沒有強(qiáng)調(diào)在良好年份或地點(diǎn)獲得的具體產(chǎn)量，而是使用田間產(chǎn)量和環(huán)境數(shù)據(jù)為美國五種作物繪制產(chǎn)量潛力圖譜。地圖上的深綠色地帶代表產(chǎn)量潛力最高，每年每英畝可達(dá)8至10噸。

　　根據(jù)新的結(jié)果，低密度柳枝稷品種的最大產(chǎn)量潛力在密西西比河谷和墨西哥灣沿岸各州，而在中西部上游的芒草與草原混合物產(chǎn)量可能最大。

　　李說，草原混合物，通常是在CRP（商業(yè)租賃計(jì)劃）的土地上種植，為保護(hù)土壤，沒有達(dá)到其研究的潛力。 “相對于草原混合物，我們知道現(xiàn)在有更高產(chǎn)的柳枝稷品種。如果我們真的想把CRP用于生物質(zhì)生產(chǎn)，我們需要種植高產(chǎn)的物種，這會使產(chǎn)量上升很多。”

　　“現(xiàn)在最大的擔(dān)憂之一是CRP正在縮小。當(dāng)我們開始研究項(xiàng)目的時(shí)候，全國有3600萬英畝，而現(xiàn)在下降到了2600萬英畝。農(nóng)民們覺得他們可以通過使用這些土地來種植農(nóng)田作物以賺取更多收益。如果我們要保護(hù)土壤，我們需要找到一些解決辦法。李說，生物質(zhì)能作物可以為農(nóng)民提供收入，如果他們被允許收獲的話。

　　能源作物可以達(dá)到非常高的收益，但只局限在部分國家。在大部分地區(qū)，潛在產(chǎn)量最高的作物是高粱。一年生作物適應(yīng)各種條件，而且可能更容易種植。

　　“它適合傳統(tǒng)的年度大田作物系統(tǒng)。比多年生作物好。它可能不像多年生作物那樣環(huán)保，但是冬天可以借錢購買種子和相關(guān)用品，隨后種植，然后在秋季出售，以償還貸款。這是玉米和豆類的年度周期，”Voigt說。

　　Lee補(bǔ)充說：“就管理而言，高粱幾乎與玉米相同。它發(fā)芽迅速，雜草控制也不是大問題。如果在6月初種植，到9月份將達(dá)到15-20英尺。它也具有良好的耐旱性。”

　　生物質(zhì)作物冠軍的缺點(diǎn)？因?yàn)槭斋@時(shí)是潮濕的，不能儲存。

　　研究人員在線提供了所有研究的原始數(shù)據(jù)供任何人訪問。李說：“這對每個(gè)人都有用，無論是科學(xué)家、政策制定者還是生產(chǎn)者。不同利益相關(guān)者都能從中獲得幫助。”

　　該項(xiàng)目由美國能源部和南達(dá)科他州立大學(xué)北中央地區(qū)太陽資助計(jì)劃撥款中心資助。

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