Модель определяет оптимальные регионы для выращивания биоэнергетических культур

Фермеры, заинтересованные в биоэнергетических культурах, получили инструмент для определения, какая культура лучше всего подходит для их региона и какого урожая ожидать.

Исследователи из Университета Иллинойса опубликовали исследование, определяющее зоны урожайности для трёх основных биоэнергетических культур.

«Уникальность нашего исследования в том, что оно предоставляет детальную информацию о том, где эти культуры могут расти, с точки зрения их местоположения и стабильности урожая во времени, чего не делалось ранее», — сказал профессор атмосферных наук Атул Джайн.

Хотя кукуруза была основным сырьём для производства этанола, полагаться только на неё неустойчиво из-за воздействия на окружающую среду и цены на продукты питания.

Другие культуры, особенно многолетние травы, такие как мискантус и просо прутьевидное (switchgrass), показывают больший потенциал. Они дают больше этанола с гектара в США, требуя при этом меньше ресурсов, чем кукуруза.

Исследователи изучили три культуры для определения оптимальных зон выращивания в США: мискантус и два типа проса прутьевидного — Cave-in-Rock и Alamo. Они использовали модель поверхности земли Integrated Science Assessment Model (ISAM), которая учитывает:

• Экологические факторы (вода, температура).
• Биологические свойства (доступность питательных веществ).
• Динамическую реакцию культур на изменения условий.

Модель была откалибрована и проверена с использованием экспериментальных данных, собранных на более чем 75 участках по всей территории США. С её помощью были определены урожаи за 10 лет и выявлены регионы с постоянно высокими или низкими урожаями для каждой культуры.

Результаты по зонам урожайности:

• Alamo switchgrass даёт высокий стабильный урожай в юго-восточных штатах.
• Мискантус и Cave-in-Rock switchgrass лучше всего растут на Среднем Западе.
• В Индиане, Огайо и Кентукки урожайность мискантуса примерно в два раза выше, чем у проса прутьевидного, но она нестабильна. Фермерам, возможно, придётся модифицировать методы производства.

Опубликованные в журнале BioEnergy Research карты урожайности помогут фермерам принять решение. Например, фермер на юге увидит, что его регион находится в зоне низкой и нестабильной урожайности для мискантуса, но высокой и стабильной — для Alamo switchgrass.

Команда работает над расширением модели, чтобы дать фермерам более полную картину рисков и выгод. «Мы хотим создать интегрированную систему, которая сможет определять не только потенциальную урожайность этих культур, но и экономические затраты, а также изменчивость доходов от их производства», — сказала профессор Мадху Кханна.