美国计划开发技术,以经济和可持续的方式从生物质中生产乙醇

美国已经启动了一项雄心勃勃的计划,开发技术和基础设施,以经济和可持续的方式从生物质中生产乙醇。

玉米秸秆,在玉米粒收获后留在田里的地上材料,已被确定为主要原料。秸秆和其他作物生物量或残留物经常被称为“垃圾”或废物,这意味着它的价值很小。然而,当这种富含碳的材料回到土地上时,有助于控制侵蚀,补充土壤有机质,改善土壤质量。土壤中的有机质可以保留和循环养分,改善土壤结构、通气性和水分交换特性。此外,有机质是土壤生态系统的能量来源。

“可持续的生物燃料生产将要求在将作物残渣从土地上清除之前解决土壤中有机物的功能问题,”美国农业部-农业研究所在艾姆斯的国家土壤耕作实验室的土壤科学家Doug Karlen说。

Dave Lightle是美国农业部和自然资源保护委员会在林肯的国家土壤调查中心的农学家,他说:“到目前为止,预计的可持续收获水平是通过减少总秸秆产量来计算的,以使土壤侵蚀损失保持在可接受的范围内。”

对可持续收获的作物残余物数量的大多数估计仅将侵蚀作为一个制约因素,而没有考虑保持土壤有机质的需要。最近,简·约翰逊和她在明尼苏达州莫里斯的USDA-ARS北中央土壤保持研究实验室的同事报告了维持土壤有机质所需的最低生物量投入的估计。

美国农业部农业生态系统管理研究部门的科学家Wally Wilhelm和他的团队比较了在有限数量的生产条件下(连作玉米和玉米与大豆轮作)补充土壤有机质和控制水分和风蚀所需的秸秆量,这些条件是用犁板犁或保护性耕作方式。在调查的10个县(美国玉米产量最高的11个州中的9个)中,补充土壤有机质所需的秸秆量大于控制水土流失或风蚀所需的秸秆量。这一结果强调,有必要进一步评估广泛流传的美国农田能力评估的有效性,以可持续地为新兴的纤维素乙醇工业提供原料。

这篇文章发表在2007年11月至12月的《农学杂志》上,也是2007年11月在新奥尔良举行的2007年美国农学学会会议上题为“土壤碳需求限制生物质乙醇原料供应”的海报展示的基础。这项研究有助于实现USDA-ARS可再生能源评估项目(REAP)的目标,并由USDA-ARS和USDA-NRCS机构资助。

作者得出结论,在对可用于生物质能生产的秸秆百分比作出重大决定之前,迫切需要从多个地点收集额外的高质量复制的现场数据,以确认他们的计算,并将计算扩展到更广泛的种植系统。此外,他们指出,需要广泛努力扩大现有作物的发展,发现和发展非传统作物,并创建和部署先进的种植系统,以开发所有作物的潜力,从而可以大大扩大生物质生产,以提供可持续的纤维素原料供应,而不减少土壤有机质,从而破坏土壤的生产能力。

http://www.agronomy.org/

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