Лучшие биоэнергетические культуры для Пидмонта в Северной Каролине

Традиционные сельскохозяйственные культуры плохо подходят для некоторых земель, например, для части региона Пидмонт в Северной Каролине.

Здесь фермерам нужно больше вариантов, поскольку некоторые почвы бедны, подвержены эрозии и часто страдают от засухи. Биоэнергетические культуры могут стать хорошим вариантом для таких земель.

Джош Хейтман, член Американского общества агрономии, изучает биоэнергетические культуры в Пидмонте. Его исследование посвящено тому, сколько воды используют эти культуры и сколько биомассы они производят. Работа была недавно опубликована в Agronomy Journal.

«Это умеренный влажный регион, где типичные сельскохозяйственные системы включают зерновые и кормовые культуры, — объясняет Хейтман. — Но в этой части штата есть территории, не используемые для производства товарных культур. Поэтому регион Пидмонт рассматривается как кандидат для выращивания биоэнергетических культур».

В их исследование были включены пять разных растений: две однолетние культуры — кукуруза и сорго — и три многолетние — мискантус, просо прутьевидное и овсяница. Однолетники отмирают в конце сезона и должны высаживаться заново каждый год. Многолетники продолжают расти из года в год.

Эти модели роста означают, что они используют воду по-разному. Исследователей особенно интересовала эффективность использования воды растениями. Лучшие растения смогут производить большое количество биомассы при малом количестве воды.

На водопотребление культур влияют солнце, влажность, ветер, текстура почвы, характеристики растений и другие факторы. Кроме того, у однолетних и многолетних культур есть свои плюсы и минусы. Однолетники сразу растут быстрее, могут использовать больше воды, а их неглубокая корневая система делает их уязвимыми к засухе. Многолетники растут медленнее и им нужно время, чтобы укорениться. Они могут быть более адаптированы к засухе, но если растут слишком медленно, в итоге могут использовать много воды, поскольку живут дольше однолетников.

В целом исследователи обнаружили, что однолетние культуры и мискантус в их исследовании соответствовали многим важным критериям.

«Наше исследование показало, что просо прутьевидное и овсяница имеют низкую эффективность использования воды в регионе Пидмонт из-за длинного вегетационного периода и низкой урожайности биомассы, — говорит Хейтман. — Кукуруза, сорго и мискантус показали хорошие результаты на нашем участке и могут быть хорошими альтернативными кандидатами вместо традиционных систем производства зерна и кормов, распространенных в этом регионе. Поскольку кукуруза и энергетическое сорго — это однолетние культуры с высокими темпами роста и водопотребления, они могут быть более уязвимы к эпизодической засухе, чем мискантус».

Чтобы побудить фермеров выращивать биоэнергетические культуры, необходимо решить несколько задач. Им может потребоваться инвестировать в новое оборудование для управления культурой. Фермеры также должны учитывать, есть ли спрос на биотопливо в местной промышленности.

Исследователи считают важным помочь производителям найти несколько вариантов культур и мест для их посадки. Их работа по прогнозированию для фермеров наиболее продуктивных культур и их потребностей критически важна. Это поддержит внедрение как по финансовым, так и по практическим причинам.

«Мы представляем, что биоэнергетические культуры будут возделываться на маргинальных землях, — говорит Хейтман. — Идея в том, чтобы выделить эти культуры на участки, которые не обеспечивают высокую урожайность товарных культур, чтобы свести к минимуму конкуренцию за пахотные земли».

Он добавляет, что следующим шагом они изучают водопотребление мискантуса и кукурузы в другом регионе Северной Каролины — Приатлантической низменности. Там почва не может хранить много воды, что может ограничивать продуктивность культур.

«Это исследование лично интересует меня, потому что я верю, что оно ценно для помощи производителям в принятии решений о создании систем биоэнергетических культур, — говорит Хейтман. — Оценка того, насколько хорошо сельскохозяйственная система использует свои ресурсы и может обеспечить производителя самым высоким или наиболее стабильным урожаем, — для меня самая интересная часть этого исследования».

Джош Хейтман — профессор Университета штата Северная Каролина. Это исследование было поддержано Инициативой по исследованиям в области биоэнергетики Департамента сельского хозяйства и потребительских услуг Северной Каролины.