農(nóng)民每年可以生產(chǎn)10億噸生物質(zhì)來(lái)作為生物燃料的原料嗎?
據(jù)北中區(qū)太陽(yáng)資助中心主任Vance Owens稱，這正是研究人員試圖回答的問(wèn)題。目標(biāo)是用生物燃料替代美國(guó)石油消耗的30%。
通過(guò)由美國(guó)能源部和Sun Grant Initiative建立的區(qū)域原料合作伙伴關(guān)系收集的長(zhǎng)達(dá)7年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，相關(guān)分析結(jié)果支持美國(guó)能源部估計(jì)的噸數(shù)。到2030年，這個(gè)數(shù)字可以每年提供一次。
“我們對(duì)最有前途的生物原料進(jìn)行了區(qū)域田間試驗(yàn)，”在成為Sun Grant總監(jiān)之前從事柳枝稷生產(chǎn)的Owens解釋道。“根據(jù)我們已經(jīng)完成的這些數(shù)據(jù)和其他研究，隨著生物經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我們?nèi)匀豢梢钥吹矫磕暧谐^(guò)10億噸原料可以利用。”
南達(dá)科他州立大學(xué)是這個(gè)于2007年開(kāi)始2000多萬(wàn)美元項(xiàng)目的牽頭機(jī)構(gòu)。該項(xiàng)目由美國(guó)能源部生物能源技術(shù)辦公室資助。該項(xiàng)目涉及美國(guó)能源和農(nóng)業(yè)部門(mén)，35個(gè)授權(quán)大學(xué)，海德堡大學(xué)和多個(gè)工業(yè)合作伙伴以及愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員。
這個(gè)項(xiàng)目幫助彌補(bǔ)了從非糧作物生產(chǎn)生物燃料的重要信息缺口。南達(dá)科他州的農(nóng)民可以在生產(chǎn)這些生物能源作物方面發(fā)揮作用，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成生物燃料的生物精煉廠將建在靠近這些作物的地方。
結(jié)果公布，數(shù)據(jù)可在網(wǎng)上查到
草地作物(包括柳枝稷，能源用甘蔗，保護(hù)儲(chǔ)備計(jì)劃土地上的混合多年生草，巨型芒草和高粱以及木本原料楊樹(shù)和灌木柳)的田間試驗(yàn)結(jié)果和產(chǎn)量預(yù)測(cè)可在網(wǎng)上查閱。
這項(xiàng)合作關(guān)系是SDSU研究與經(jīng)濟(jì)發(fā)展榮譽(yù)副總裁Kevin Kephart和Sun Grant以及其他成員努力的結(jié)果，Owens解釋說(shuō)。該項(xiàng)目已發(fā)表了130多篇同行評(píng)議論文，包括與玉米秸稈相關(guān)的田間試驗(yàn)結(jié)果和產(chǎn)量項(xiàng)目。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)將可供公眾使用，可在美國(guó)能源部網(wǎng)站的知識(shí)發(fā)現(xiàn)框架中訪問(wèn)。他說(shuō)：“由于提供免費(fèi)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，這項(xiàng)研究的影響將會(huì)更大。”
該圖顯示了草本作物如巨芒草，高粱和柳枝稷的產(chǎn)量潛力。
學(xué)習(xí)時(shí)間，協(xié)作增加數(shù)據(jù)的價(jià)值，建模
Owens指出，這項(xiàng)研究的時(shí)間跨度是獨(dú)一無(wú)二的。 “通常情況下，這些項(xiàng)目持續(xù)兩到三年，但就長(zhǎng)期產(chǎn)量潛力而言，進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)七年的試驗(yàn)是非常重要的。例如，研究人員能夠收集關(guān)于潛在生物燃料作物對(duì)2012年的全國(guó)干旱以及它們?cè)谀承┣闆r下如何在隨后幾年中恢復(fù)。”歐文斯解釋說(shuō)：“雖然一年生作物會(huì)遭受損失，但多年生植物可以忍受一年的干旱。能夠看到這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，而且只有通過(guò)兩年的研究才能看到這一結(jié)果。”
在草本能源作物中，對(duì)適合在CRP土地上使用的柳枝稷和混合多年生牧草進(jìn)行了使用傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)備的實(shí)地試驗(yàn)，而由于缺乏營(yíng)養(yǎng)種植材料，較小的個(gè)別地塊被用于能源甘蔗和大芒硝種類(lèi)。
“作物的潛力因地區(qū)而異，”歐文斯解釋說(shuō)。 “沒(méi)有一個(gè)地方可以代表全部，這只是一個(gè)局部環(huán)境。全國(guó)產(chǎn)量潛力地圖追蹤哪些作物最適合特定地區(qū)。”
“例如，在北部的一些地區(qū)，柳枝稷比芒草更有生產(chǎn)力，因?yàn)槊⒉莶荒投镜暮?。另一方面，能源甘蔗在南方的深度適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高。”他說(shuō)。在未來(lái)，研究人員希望在不同環(huán)境中對(duì)不同物種進(jìn)行比較，以更好地了解其產(chǎn)量潛力。
用于估計(jì)產(chǎn)量潛力的模型(稱為PRISM-ELM)包括產(chǎn)量限制因素，如水分利用率、冬季低溫和夏季高溫響應(yīng)、土壤pH值、鹽度和排水。來(lái)自每個(gè)物種組的建模者和農(nóng)學(xué)家會(huì)定期會(huì)面交流信息并審查產(chǎn)量潛力圖。
歐文斯說(shuō)：“這是為所有參與方提供的獨(dú)特服務(wù)，這有助于使模型更可靠。例如，多年生禾草的模型必須根據(jù)植物在土壤剖面深處發(fā)育根的能力進(jìn)行調(diào)整。”
