根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)局最近的一項(xiàng)裁決，2018年必須將2.88億加侖的纖維素生物燃料混入美國(guó)汽油供應(yīng)中。盡管這一數(shù)字比去年略有下降，但該行業(yè)仍在以適度的速度增長(zhǎng)。然而，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(lái)指導(dǎo)他們決定生長(zhǎng)哪種原料，以及在哪里生長(zhǎng)。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)藝數(shù)據(jù)，可以提高全國(guó)的采用率并提高產(chǎn)量。

“早期產(chǎn)量估算是基于小型研究地塊的數(shù)據(jù)，但它們并不現(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(chǎng)規(guī)模種植時(shí)是否可以成為可行的作物，”副教授DK Lee說(shuō)。在伊利諾伊大學(xué)作物科學(xué)系和草原混合物領(lǐng)域的研究部分。

該項(xiàng)目由美國(guó)能源部和太陽(yáng)資助計(jì)劃支持，始于2008年，包括來(lái)自26個(gè)機(jī)構(gòu)的研究人員。他們一起評(píng)估了柳枝稷，芒草，高粱，能量草和草原混合物在廣泛地理區(qū)域的長(zhǎng)期試驗(yàn)中的生物能潛力。由于植物材料短缺，Miscanthus和energycane生長(zhǎng)在較小的土地上，而不是其他作物，但研究人員說(shuō)，新的結(jié)果對(duì)生產(chǎn)者仍然有價(jià)值。

“雖然根據(jù)小塊地塊的性能數(shù)據(jù)做出現(xiàn)實(shí)世界的決策和建議比從田間規(guī)模的地塊做出更不可取，但我們對(duì)Miscanthus結(jié)果感到滿意，因?yàn)樗鼈兓谄吣陜?nèi)從五個(gè)地點(diǎn)收集的33個(gè)數(shù)據(jù)集，”湯姆沃伊特說(shuō)，我是U of I作物科學(xué)系的教授，也是該研究的芒草部分的領(lǐng)導(dǎo)者。

作物在多個(gè)地方種植五到七年，并且氮肥水平不同。雖然已知大多數(shù)作物都能承受較差的土壤質(zhì)量，但研究人員發(fā)現(xiàn)它們都至少受益于一些氮。例如，Miscanthus在每英畝53.5磅的應(yīng)用中表現(xiàn)最佳。

“當(dāng)我們沒(méi)有任何氮肥施肥時(shí)，產(chǎn)量隨著時(shí)間的推移而下降。但如果我們使用過(guò)多，每英畝107磅，我們就會(huì)增加氧化亞氮排放和硝酸鹽浸出，”Voigt說(shuō)。“需要施肥，但應(yīng)根據(jù)具體地點(diǎn)進(jìn)行定制。”

在登記保護(hù)儲(chǔ)備計(jì)劃(CRP)的土地上種植的草原混合物也受益于添加的氮。產(chǎn)量不斷增加，每英畝增加100磅，但李說(shuō)生產(chǎn)者必須權(quán)衡產(chǎn)量效益和肥料成本。

“即使增加產(chǎn)量，每英畝使用超過(guò)50磅的氮?dú)庠诮?jīng)濟(jì)上也是不利的。”

盡管大多數(shù)作物都具有一定的耐旱性，但降水卻有所不同。

“芒草的產(chǎn)量與降水直接相關(guān)，”Voigt說(shuō)。“在降水量減少的地區(qū)，產(chǎn)量普遍下降。但是，它確實(shí)取決于時(shí)間。如果冬季有大量的水，春季的植物可以很好地運(yùn)轉(zhuǎn)。但是如果我們之后的降雨量很少，這會(huì)傷害收益率。“

Lee說(shuō)，通常由耐寒草組成的草原混合物在2012年和2013年的一些地方遭受了嚴(yán)重的干旱。“在俄克拉荷馬州的一年里，他們甚至沒(méi)有嘗試收獲。產(chǎn)量太低了。”

沒(méi)有一種原料全面“贏得”。“這在很大程度上取決于地點(diǎn)，施氮量和年份變化，”Voigt說(shuō)。研究小組內(nèi)的一組統(tǒng)計(jì)人員不是強(qiáng)調(diào)在好年份或地點(diǎn)獲得的具體產(chǎn)量，而是使用基于田間的產(chǎn)量和環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建美國(guó)五種作物的產(chǎn)量潛力圖。地圖上的深綠色區(qū)域代表了最高產(chǎn)量潛力，每年每英畝8至10噸。

根據(jù)新的結(jié)果，低地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，而中西部上游的芒草和草原混合物產(chǎn)量可能最大。

李說(shuō)，通常在CRP土地上生長(zhǎng)以保護(hù)土壤的草原混合物在研究中沒(méi)有達(dá)到它們的潛力。“我們知道今天有更高產(chǎn)的柳枝稷品種比研究中的CRP混合物更多。如果我們真的想用CRP進(jìn)行生物質(zhì)生產(chǎn)，我們需要種植高產(chǎn)品種。這樣會(huì)使產(chǎn)量提高很多。

“現(xiàn)在最大的擔(dān)憂之一就是CRP招生人數(shù)正在減少。當(dāng)我們開(kāi)始時(shí)，我們?cè)谌珖?guó)范圍內(nèi)擁有3600萬(wàn)英畝土地?，F(xiàn)在我們已經(jīng)減少到2600萬(wàn)英畝。農(nóng)民們覺(jué)得他們可以通過(guò)用這些土地種植莊稼賺更多錢(qián)。我們?nèi)绻覀兿胍韧寥?，需要找到一些解決方案。生物質(zhì)可以為農(nóng)民提供收入，如果他們被允許收獲，“李說(shuō)。

Energycane可以達(dá)到非常高的產(chǎn)量，但在該國(guó)相對(duì)有限的部分。然而，在最多的地方顯示最高潛在產(chǎn)量的作物是高粱。每年的作物高度適應(yīng)各種條件，農(nóng)民可能更容易合作。

“它非常適合傳統(tǒng)的年度行間作物系統(tǒng);比多年生作物更好。它可能不像多年生作物那樣環(huán)保，但人們可以在冬天借錢(qián)購(gòu)買(mǎi)種子和用品，然后種植，并在秋季出售要償還貸款。這是玉米和豆類的年度周期，“Voigt說(shuō)。

Lee補(bǔ)充道，“在管理方面，高粱幾乎和玉米一樣。它發(fā)芽和生長(zhǎng)得如此之快，雜草控制不是一個(gè)大問(wèn)題。如果你在6月初種植，它將在9月份達(dá)到15-20英尺高。它還具有良好的耐旱性。“

生物質(zhì)冠軍的缺點(diǎn)是什么?收獲時(shí)潮濕，無(wú)法儲(chǔ)存。它還需要氮?dú)?，并且在潮濕或多風(fēng)的條件下收獲之前可能會(huì)滯留或坍塌。“盡管如此，這是一個(gè)非常壯觀的工廠，”Voigt說(shuō)。

研究人員在網(wǎng)上提供了研究中的所有原始數(shù)據(jù)供任何人訪問(wèn)。李說(shuō)它對(duì)每個(gè)人都有用：科學(xué)家，政策制定者和生產(chǎn)者。“這應(yīng)該對(duì)許多不同的利益相關(guān)者有所幫助，”他說(shuō)。