農(nóng)民每年可以生產(chǎn)10億噸生物質(zhì)來作為生物燃料的原料嗎?

據(jù)北中區(qū)太陽資助中心主任Vance Owens稱，這正是研究人員試圖回答的問題。目標(biāo)是用生物燃料替代美國石油消耗的30%。

通過由美國能源部和Sun Grant Initiative建立的區(qū)域原料合作伙伴關(guān)系收集的長達7年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，相關(guān)分析結(jié)果支持美國能源部估計的噸數(shù)。到2030年，這個數(shù)字可以每年提供一次。

“我們對最有前途的生物原料進行了區(qū)域田間試驗，”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)濟的不斷發(fā)展，我們?nèi)匀豢梢钥吹矫磕暧谐^10億噸原料可以利用。”

南達科他州立大學(xué)是這個于2007年開始2000多萬美元項目的牽頭機構(gòu)。該項目由美國能源部生物能源技術(shù)辦公室資助。該項目涉及美國能源和農(nóng)業(yè)部門，35個授權(quán)大學(xué)，海德堡大學(xué)和多個工業(yè)合作伙伴以及愛達荷國家實驗室，橡樹嶺國家實驗室和阿貢國家實驗室的研究人員。

這個項目幫助彌補了從非糧作物生產(chǎn)生物燃料的重要信息缺口。南達科他州的農(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，保護儲備計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和灌木柳)的田間試驗結(jié)果和產(chǎn)量預(yù)測可在網(wǎng)上查閱。

這項合作關(guān)系是SDSU研究與經(jīng)濟發(fā)展榮譽副總裁Kevin Kephart和Sun Grant以及其他成員努力的結(jié)果，Owens解釋說。該項目已發(fā)表了130多篇同行評議論文，包括與玉米秸稈相關(guān)的田間試驗結(jié)果和產(chǎn)量項目。

現(xiàn)場試驗的原始數(shù)據(jù)將可供公眾使用，可在美國能源部網(wǎng)站的知識發(fā)現(xiàn)框架中訪問。他說：“由于提供免費的數(shù)據(jù)訪問，這項研究的影響將會更大。”

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)時間，協(xié)作增加數(shù)據(jù)的價值，建模

Owens指出，這項研究的時間跨度是獨一無二的。 “通常情況下，這些項目持續(xù)兩到三年，但就長期產(chǎn)量潛力而言，進行長達七年的試驗是非常重要的。例如，研究人員能夠收集關(guān)于潛在生物燃料作物對2012年的全國干旱以及它們在某些情況下如何在隨后幾年中恢復(fù)。”歐文斯解釋說：“雖然一年生作物會遭受損失，但多年生植物可以忍受一年的干旱。能夠看到這是一個巨大的優(yōu)勢，而且只有通過兩年的研究才能看到這一結(jié)果。”

在草本能源作物中，對適合在CRP土地上使用的柳枝稷和混合多年生牧草進行了使用傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)備的實地試驗，而由于缺乏營養(yǎng)種植材料，較小的個別地塊被用于能源甘蔗和大芒硝種類。

“作物的潛力因地區(qū)而異，”歐文斯解釋說。 “沒有一個地方可以代表全部，這只是一個局部環(huán)境。全國產(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，因為芒草不耐冬季的寒冷。另一方面，能源甘蔗在南方的深度適應(yīng)性強、產(chǎn)量高。”他說。在未來，研究人員希望在不同環(huán)境中對不同物種進行比較，以更好地了解其產(chǎn)量潛力。

用于估計產(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。來自每個物種組的建模者和農(nóng)學(xué)家會定期會面交流信息并審查產(chǎn)量潛力圖。

歐文斯說：“這是為所有參與方提供的獨特服務(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)育根的能力進行調(diào)整。”