使用生物燃料来满足我们不断增长的能源需求几乎没有明确的答案。在正在辩论的问题中:
我们是在种植粮食或燃料作物吗?谁被短缺?生产生物燃料的环境成本是多少?生物燃料的成本竞争力如何?让我们从我的国家美国开始。联邦政府要求生产更多的可再生燃料,特别是生物燃料,引起了越来越多的争论:燃料或食物应在耕地上生长吗?还记得几年前由于乙醇生产而威胁到玉米严重短缺的情况吗?美国农艺学会最近发表的研究表明,中西部农民可以成功且可持续地种植两种作物,一种在冬天,另一种在夏天。正在进行研究的农作物组合是黄豆与大豆。
美国农业部土壤保护研究实验室的植物生理学家拉斯格斯(Russ Gesch)报告说,在中西部种植两种农作物时,结果令人鼓舞。
盖斯说:“要在(中西部)冬季生存的任何年度作物都是非常困难的,但冬季山茶花却能做到,而且其生长季节短,可以让农民在夏季之后再种第二种作物。”
卡梅利纳(Camelina)是芥菜家族的成员,也是一种新兴的生物燃料作物。非常适合作为中西部的农作物。
为了在同一块土地上种植两种不同的农作物,还必须考虑水的需求。在中西部的上部,土壤需要在一个生长季节中保留足够的雨水,以供多种农作物使用。Gesch和他的同事测量了使用山茶花和大豆的两个双作系统的用水情况。研究小组将其与明尼苏达州莫里斯附近的天鹅湖研究农场的一个更典型的大豆田进行了比较。首先,研究人员在9月底种植了茶花。进行研究时使用了不同的种植方法-连作和双作。在双季作物中,大豆在6月或7月收获茶花之后进入田间。但是,套作会增加农作物的时间。在四月或五月的山茶花行之间,大豆生长在山茶花植物成熟并开花之前。
好处很多。格施说,与两棵作物进行两次种植相比,中茬种植需要的水更少。茶花植物的根部较浅,生长季节较短,这意味着它们不会用水太多。“黑麦等其他农作物的用水量比山茶花要多得多。”
他的图像显示了在连作处理中,在山茶花行之间新出现的大豆幼苗。请注意,山茶花已经开始开花。
方便的是,双季作物所需的额外水分发生在春季,而中西部是一个良好的水分季节。格施说:“春季,积雪融化时,土壤中往往会有过量的水分。”种植山茶花作为冬季作物,可以帮助农民利用春季的额外水分。盖世补充说,需要更多用水,这确实意味着山茶花双作可能并不是在所有地区的最佳选择。他说:“随着您向西走,降水减少,土壤变轻,保水能力降低,农作物的产量可能开始下降。”
盖世说,将茶花作为冬季作物种植还可以带来其他好处。
“我们通过套作系统获得的大豆单产比双季种植更高,” Gesch引用了先前的研究说。格施表示,在中茬播种期间较早的播种日期可以延长生长期,并有助于提高单产。另外,山茶花植物在春季初花,为蜜蜂等授粉媒介提供了重要的食物来源,而蜜蜂却很少。作为农作物,山茶花还可以帮助防止侵蚀并增加土壤碳含量。Gesch和他的同事正在努力衡量双作的这些生态效益。
“我们希望找到可以以可持续的方式并入中西部玉米/大豆种植系统的替代作物,这对农民也具有经济意义,” Gesch说。在山茶花中,他们可能发现了这种植物。
盖世的研究最近发表在《农学期刊》上。这项研究有望为希望将其企业发展为可以持续经营的可行实体的美国农民提供可行的选择,提供可用于应对与气候变化相关的巨大挑战的食品和生物燃料。如果成功,下一个挑战将是经济挑战。这种生物燃料能否成为清洁燃烧和具有成本竞争力的成分,以满足我们人口总体运输需求的惊人增长。希望我们会及时发现。
通过美国农艺学会拍摄的照片