新的研究表明生产者在哪里以及如何种植纤维素生物燃料作物

根据美国环境保护局最近的一项裁决，2018年必须将2.88亿加仑的纤维素生物燃料混入美国汽油供应中。尽管这一数字比去年略有下降，但该行业仍在以适度的速度增长。然而，到目前为止，生产者不得不依靠不完整的信息和不切实际的小规模研究来指导他们决定生长哪种原料，以及在哪里生长。一份新的多机构报告为五种纤维素原料提供了实用的农艺数据，可以提高全国的采用率并提高产量。

“早期产量估算是基于小型研究地块的数据，但它们并不现实。我们这个项目的主要目标是确定这些物种在农场规模种植时是否可以成为可行的作物，”副教授DK Lee说。在伊利诺伊大学作物科学系和草原混合物领域的研究部分。

该项目由美国能源部和太阳资助计划支持，始于2008年，包括来自26个机构的研究人员。他们一起评估了柳枝稷，芒草，高粱，能量草和草原混合物在广泛地理区域的长期试验中的生物能潜力。由于植物材料短缺，Miscanthus和energycane生长在较小的土地上，而不是其他作物，但研究人员说，新的结果对生产者仍然有价值。

“虽然根据小块地块的性能数据做出现实世界的决策和建议比从田间规模的地块做出更不可取，但我们对Miscanthus结果感到满意，因为它们基于七年内从五个地点收集的33个数据集，”汤姆沃伊特说，我是U of I作物科学系的教授，也是该研究的芒草部分的领导者。

作物在多个地方种植五到七年，并且氮肥水平不同。虽然已知大多数作物都能承受较差的土壤质量，但研究人员发现它们都至少受益于一些氮。例如，Miscanthus在每英亩53.5磅的应用中表现最佳。

“当我们没有任何氮肥施肥时，产量随着时间的推移而下降。但如果我们使用过多，每英亩107磅，我们就会增加氧化亚氮排放和硝酸盐浸出，”Voigt说。“需要施肥，但应根据具体地点进行定制。”

在登记保护储备计划(CRP)的土地上种植的草原混合物也受益于添加的氮。产量不断增加，每英亩增加100磅，但李说生产者必须权衡产量效益和肥料成本。

“即使增加产量，每英亩使用超过50磅的氮气在经济上也是不利的。”

尽管大多数作物都具有一定的耐旱性，但降水却有所不同。

“芒草的产量与降水直接相关，”Voigt说。“在降水量减少的地区，产量普遍下降。但是，它确实取决于时间。如果冬季有大量的水，春季的植物可以很好地运转。但是如果我们之后的降雨量很少，这会伤害收益率。“

Lee说，通常由耐寒草组成的草原混合物在2012年和2013年的一些地方遭受了严重的干旱。“在俄克拉荷马州的一年里，他们甚至没有尝试收获。产量太低了。”

没有一种原料全面“赢得”。“这在很大程度上取决于地点，施氮量和年份变化，”Voigt说。研究小组内的一组统计人员不是强调在好年份或地点获得的具体产量，而是使用基于田间的产量和环境数据来创建美国五种作物的产量潜力图。地图上的深绿色区域代表了最高产量潜力，每年每英亩8至10吨。

根据新的结果，低地柳枝稷品种的最大产量潜力在密西西比河谷和墨西哥湾沿岸各州，而中西部上游的芒草和草原混合物产量可能最大。

李说，通常在CRP土地上生长以保护土壤的草原混合物在研究中没有达到它们的潜力。“我们知道今天有更高产的柳枝稷品种比研究中的CRP混合物更多。如果我们真的想用CRP进行生物质生产，我们需要种植高产品种。这样会使产量提高很多。

“现在最大的担忧之一就是CRP招生人数正在减少。当我们开始时，我们在全国范围内拥有3600万英亩土地。现在我们已经减少到2600万英亩。农民们觉得他们可以通过用这些土地种植庄稼赚更多钱。我们如果我们想要拯救土壤，需要找到一些解决方案。生物质可以为农民提供收入，如果他们被允许收获，“李说。

Energycane可以达到非常高的产量，但在该国相对有限的部分。然而，在最多的地方显示最高潜在产量的作物是高粱。每年的作物高度适应各种条件，农民可能更容易合作。

“它非常适合传统的年度行间作物系统;比多年生作物更好。它可能不像多年生作物那样环保，但人们可以在冬天借钱购买种子和用品，然后种植，并在秋季出售要偿还贷款。这是玉米和豆类的年度周期，“Voigt说。

Lee补充道，“在管理方面，高粱几乎和玉米一样。它发芽和生长得如此之快，杂草控制不是一个大问题。如果你在6月初种植，它将在9月份达到15-20英尺高。它还具有良好的耐旱性。“

生物质冠军的缺点是什么?收获时潮湿，无法储存。它还需要氮气，并且在潮湿或多风的条件下收获之前可能会滞留或坍塌。“尽管如此，这是一个非常壮观的工厂，”Voigt说。

研究人员在网上提供了研究中的所有原始数据供任何人访问。李说它对每个人都有用：科学家，政策制定者和生产者。“这应该对许多不同的利益相关者有所帮助，”他说。