Первое десятилетие: отчет о полевых испытаниях биоэнергетических трав в США

Первые долгосрочные полевые испытания в США травы Miscanthus x giganteus, высокого многолетнего растения, используемого для производства биоэнергии, показали, что её исключительная урожайность, хотя и несколько снизившаяся после пяти лет роста, всё ещё более чем в два раза превышает урожайность проса прутьевидного (Panicum virgatum), другого многолетнего растения, используемого в качестве сырья для биоэнергетики. Miscanthus, выращенный в Иллинойсе, также превзошёл даже высокие показатели урожайности, обнаруженные в более ранних европейских исследованиях этой культуры.

Средняя годовая урожайность Miscanthus, выращенного в семи локациях Иллинойса в течение 8–10 лет, составила 10.5 тонн с акра. Для сравнения, урожайность проса прутьевидного в параллельных испытаниях в Иллинойсе составила 4.5 тонны с акра. Урожайность Miscanthus в Европе примерно вдвое ниже, чем в Среднем Западе США.

Исследование учло различия в урожайности, вызванные ежегодными изменениями погоды (в основном теплом и осадками, которые оба фактора увеличивали рост).

Miscanthus показывает почти такие же хорошие результаты на бедных почвах, как и на плодородных сельскохозяйственных землях. Разница в урожайности между лучшими и худшими почвами составила менее 10%.

Растущий рынок существует для пеллетированного Miscanthus, который используется как возобновляемый, углеродно-нейтральный источник энергии для производства электроэнергии или тепла. Однако ожидаемый долгосрочный и более крупный рынок для Miscanthus — это переваривание целлюлозы в биомассе до сахаров для последующего брожения в этанол и другие жидкие топлива. Это дополнило бы производство кукурузного этанола, позволив использовать земли, непригодные или малопригодные для кукурузы и других пропашных культур.

Расчёты показывают, что для выполнения мандата Стандарта по возобновляемому топливу (Renewable Fuel Standard, RFS) США по производству 16 миллиардов галлонов (60 миллиардов литров) целлюлозного этанола к 2022 году потребуется 17 миллионов акров Miscanthus x giganteus или 39 миллионов акров проса прутьевидного. Для сравнения, 48 континентальных штатов США занимают почти 2000 миллионов акров, из которых под пропашные культуры используется лишь около одной пятой, а по меньшей мере 550 миллионов акров были заброшены за последние 150 лет.

Поскольку Miscanthus хорошо растёт на бедных почвах, его можно высаживать на бывших сельскохозяйственных землях, оставленных под паром после Пыльного котла для предотвращения эрозии почвы, или на землях Программы сохранения резервов (Conservation Reserve Program, CRP), которых в США 40 миллионов акров. Эта культура подходит для таких земель, так как не создаёт таких проблем с эрозией, как однолетние культуры, и её плотная многолетняя корневая система связывает почву. Более того, Miscanthus накапливает больше корневой массы за пять лет, чем земля под паром или даже естественная прерийная экосистема.

Дополнительное преимущество — Miscanthus можно выращивать с минимальным количеством удобрений или вовсе без них, так как осенью и зимой питательные вещества перемещаются из стеблей и листьев в корни, стимулируя новый рост весной.

В отдельном исследовании добавление азота к Miscanthus и просу прутьевидному значительно повысило урожайность со временем (на 25% и 32% соответственно), устранив снижение урожайности, связанное со старением, у проса и около 40% потерь у Miscanthus. Однако эти увеличения были невелики по сравнению с эффектом от удобрения таких культур, как Zea mays (кукуруза), и, вероятно, недостаточно велики, чтобы оправдать дополнительные затраты на удобрения.

Итог: если просто посадить Miscanthus и оставить его, то на восьмой и десятый год мы не увидим той же урожайности, что на третий и пятый год, но урожайность всё равно остаётся очень высокой.