Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ý Nghĩa Sử Dụng Đất của Việc Tăng Sản Xuất Sinh Khối Được Xác Định Thông Qua Bản Đồ Phù Hợp và Năng Suất Dựa trên GIS cho Miscanthus ở Anh
Tóm tắt
Nhu cầu giảm thiểu biến đổi khí hậu và đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng đã dẫn đến sự gia tăng diện tích đất trồng cây năng lượng sinh học ở nhiều quốc gia. Có những lo ngại rằng việc chuyển đổi đất quy mô lớn như vậy sẽ xung đột với sản xuất thực phẩm và ảnh hưởng đến môi trường. Cây sinh khối lâu năm có thể được trồng trên những vùng đất nông nghiệp kém màu mỡ hơn. Tuy nhiên, để đạt được các giải pháp bền vững, sản lượng sinh khối cần phải đủ và các tác động rộng hơn của việc thay đổi sử dụng đất cần được xem xét. Ở đây, tập trung vào Miscanthus ở Anh như một ví dụ, chúng tôi đã kết hợp một mô hình thực nghiệm với GIS để tạo ra một bản đồ sản lượng và ước tính tiềm năng phát điện khu vực sau khi loại bỏ các khu vực bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường và xã hội kinh tế có thể ngăn cản việc trồng cây năng lượng. Chất lượng đất nông nghiệp và phân bố của các loại cây thực phẩm hiện đang được trồng cũng đã được xem xét. Kết quả cho thấy rằng: (i) có sự tương phản khu vực trong tầm quan trọng của các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến việc trồng sinh khối; (ii) các khu vực có sản lượng sinh khối cao nhất nằm kề với các khu vực sản xuất thực phẩm trên đất có chất lượng cao; và (iii) khi các khu vực đất chất lượng cao và không phù hợp được loại trừ, một kịch bản chính sách liên quan đến việc tăng cường trồng trên diện tích 350,000 ha chỉ sử dụng 4–28% (tùy theo khu vực) đất có chất lượng thấp và sẽ không nhất thiết ảnh hưởng lớn đến an ninh thực phẩm của Vương quốc Anh. Chúng tôi kết luận rằng bản đồ sản lượng và sự phù hợp dựa trên GIS mà chúng tôi đã mô tả ở đây có thể giúp xác định các vấn đề quan trọng trong tiềm năng phát điện sinh học và các tác động về sử dụng đất ở các cấp độ khu vực hoặc quy mô không gian nhỏ hơn mà sẽ bị bỏ lỡ trong các phân tích ở cấp độ quốc gia.
Từ khóa
#biomass #bioenergy crops #land use change #GIS #environmental impactTài liệu tham khảo
Adler PR, Del Grosso SJ, Parton WJ (2007) Life-cycle assessment of net greenhouse-gas flux for bioenergy cropping systems. Ecol Appl 17(3):675–691
Aylott MJ, Casella E, Tubby I, Street NR, Smith P, Taylor G (2008) Yield and spatial supply of bioenergy poplar and willow short-rotation coppice in the UK. New Phytologist. doi:10.1111/j.1469-8137.2008.02396.x
Berry JK (1993) Cartographic modeling: the analytical capabilities of GIS. In: Goodchild MF, Parks BO, Steyaert LT (eds) Environmental modeling with GIS. Oxford University Press, Oxford, pp 58–74
Boorman, DB, Hollis JM, Lilly A (1995) In Hydrology of soil types: a hydrologically-based classification of the soils of the United Kingdom. Report No. 126, CEH, Wallingford
Campbell JE, Lobell DB, Genova RC, Field CB (2008) The global potential of bioenergy on abandoned agriculture lands. Environ Sci Technol. doi:10.1021/es800052w.CCC
Capener P, Scholes H, Ward S, Evans N (2004) REvision 2010—Establishing county/sub regional targets for renewable electricity development to 2010: In: Capener P, Consultants B (ed) Report to the government office for the South West and the South West Regional Assembly
CEH, Centre for Ecology & Hydrology (2008) Land Cover Map 2000. http://www.ceh.ac.uk/sections/seo/lcm2000_home.html. Cited 15 Dec 2008
Centre for Sustainable Energy (2007) Devon Miscanthus and woodfuels opportunities statement. In: Centre for Sustainable Energy B (ed) Report to Devon Wildlife Trust
Christian DG, Poulton PR, Riche AB, Yates NE, Todd AD (2006) The recovery over several seasons of N-15-labelled fertilizer applied to Miscanthus x giganteus ranging from 1 to 3 years old. Biomass Bioenergy 30(1):125–133
Clifton-Brown JC, Stampfl PF, Jones MB (2004) Miscanthus biomass production for energy in Europe and its potential contribution to decreasing fossil fuel carbon emissions. Glob Chang Biol 10(4):509–518
Crosbie T (2008) Why corn will remain the primary ethanol feedstock for the next ten years in the US? Presentation given at the Biobased Industry Outlook Conference, 8 SEPT. Iowa State University, Ames, Iowa
DEFRA Department for Environment, Food and Rural Affairs (2003) http://www.defra.gov.uk/farm/singlepay/furtherinfo/crosscomply/ index. htm)
DEFRA, Department for Environment, Food and Rural Affairs (2007) Opportunities and optimum sitings for energy crops. http://www.defra.gov.uk/farm/crops/industrial/energy/opportunities/index.htm. Cited 15 Dec 2008
DEFRA, Department of Agriculture and Rural Development (Northern Ireland), Welsh Assemby Government and Scottish Government (2007) Agriculture in the United Kingdom 2007. Defra, London, pp 31–37
DEFRA, Department for Environment, Food and Rural Affairs (2008) Agricultural Land Classification. http://www.defra.gov.uk/rds/lgmt/ALC.htm. Cited 15 Dec 2008
Department for Business, Enterprise and Regulatory Reform (2007a) Digest of UK Energy Statistics 2007, TSO, London, 2007
Department for Business, Enterprise and Regulatory Reform (2007b) Regional and local electricity consumption statistics for 2006, Energy Trends, URN 07/79d, pp 21–29, BERR Publications, London, December 2007
DTI, Department of Trade and Industry, Department of Transport and Department (DFT) and Department for Environment, Food and Rural Affairs (DEFRA). (2007) UK Biomass Strategy
Dornburg V, Faaij APC (2001) Efficiency and economy of wood-fired biomass energy systems in relation to scale regarding heat and power generation using combustion and gasification technologies. Biomass Bioenergy 21(1):91–108
EDINA, University of Edinburgh (2008) Maps & data. http://edina.ac.uk/maps/. Cited 15 Dec 2008
English Heritage (2006) Biomass energy and the historic environment. http://www.helm.org.uk/upload/pdf/Biomass-Energy.pdf. Cited 15 Dec 2008
ESRI, Environmental Systems Research Institute (2008) Desktop GIS. http://www.esri.com/products/index.html. Cited 15 Dec 2008
Field CB, Campbell JE, Lobell DB (2007) Biomass energy: the scale of the potential resource. Trends Ecol Evol 23(2):65–72
Finch JW, Hall RL, Rosier PTW, Clark DB, Stratford C, Davies HN, Marsh TJ, Roberts JM, Riche AB, Christian DG (2004) The hydrological impacts of energy crop production in the UK. In: Final Report to ETSU. CEH, Wallingford
Forestry Commission (2008) National inventory of woodland and trees. http://www.forestry.gov.uk/forestry/HCOU-54PG4D. Cited 15 Dec 2008
Gallagher E (2008) Review of the indirect effects of biofuels. Renewable Fuels Agency. http://www.dft.gov.uk/rfa/reportsandpublications/reviewoftheindirecteffectsofbiofuels/executivesummary.cfm
Karp A, Shield I (2008) Bioenergy from plants and the sustainable yield challenge. New Phytol 179(1):15–32
MAGIC, Multi-Agency Geographic Information for the Countryside (2008) Dataset information and download facility. http://www.magic.gov.uk/DataDoc/datadoc.asp. Cited 15 Dec 2008
National Corn Growers Association (2006) How much ethanol can some from corn? Available at: http://www.ncga.com/ethanol/pdfs/2006/HowMuchEthanolCan%20ComeFromCorn.v.2.pdf. Verified 19 SEPT 2008
Natural England (2008a) Energy Crops Scheme. http://www.naturalengland.org.uk/planning/grants-funding/energy-crops/default.htm. Cited 15 Dec 2008
Natural England (2008b) GIS digital boundary datasets. http://www.english-nature.org.uk/pubs/gis/gis_register.asp. Cited 15 Dec 2008
Neukirchen D, Himken M, Lammel J, Czyionka-Krause U, Olfs HW (1999) Spatial and temporal distribution of the root system and root nutrient content of an established Miscanthus crop. Eur J Agron 11:301–309
NSRI, National Soil Resources Institute (2008) LandIS—Land information system, http://www.landis.org.uk/gateway/ooi/welcome.cfm. Cited 15 Dec 2008
Powlson DS, Riche AB, Shield I (2005) Biofuels and other approaches for decreasing fossil fuel emissions from agriculture. Ann Appl Biol 146:193–201
Price L, Bullard M, Lyons H, Anthony S, Nixon P (2004) Identifying the yield potential of Miscanthus x giganteus: an assessment of the spatial and temporal variability of M. x giganteus biomass productivity across England and Wales. Biomass Bioenergy 26(1):3–13
Rafaschieri A, Rapaccini M, Manfrida G (1999) Life Cycle Assessment of electricity production from poplar energy crops compared with conventional fossil fuels. Energ Convers Manage 40(14):1477–1493
Richter GM, Riche AB, Dailey AG, Gezan SA, Powlson DS (2008) Is UK biofuel supply from Miscanthus water-limited? Soil Use Manage 24:235–245
Robinson RA, Sutherland WJ (2002) Post-war changes in arable farming and biodiversity in Great Britain. J Appl Ecol 39:157–176
Rowe RL, Street NR, Taylor G (2009) Identifying potential environmental impacts of large-scale deployment of bioenergy crops in the UK. Renew Sustain Energy Rev 13:271–290
Searchinger T, Heimlich R, Houghton RA, Dong FX, Elobeid A, Fabiosa J, Tokgoz S, Hayes D, Yu TH (2008) Use of US croplands for biofuels increases greenhouse gases through emissions from land-use change. Science 319(5886):1238–1240
Seeruttun S, Crossley CP (1997) Use of digital terrain modelling for farm planning for mechanical harvest of sugar cane in Mauritius. Comput Electron Agric 18(1):29–42
Sherrington C, Bartley J, Moran D (2008) Farm level constraints on the domestic supply of perennial energy crops in the UK. Energy Policy 36:2504–2512
St. Clair S, Hillier J, Smith P (2008) Estimating the pre-harvest greenhouse gas cost of energy crop production. Biomass Bioenergy 32(5):442–452
The Royal Society (2008) Sustainable biofuels: prospects and challenges. The Royal Society, London
von Blottnitz H, Cu, rra n MA (2007) A review of assessments conducted on bio-ethanol as a transportation fuel from a net energy, greenhouse gas, and environmental life cycle perspective. J Cleaner Prod 15(7):607–619
Woesten JHM, Lilly A, Nemes A, Le Bas C (1999) Development and use of a database of hydraulic properties of European soils. Geoderma 90(3–4):169–185
WorldClim (2008) WorldClim version 1.4. http://www.worldclim.org. Cited 15 Dec 2008
Yang YB, Newman R, Sharifi V, Swithenbank J, Ariss J (2007) Mathematical modelling of straw combustion in a 38 MWe power plant furnace and effect of operating conditions. Fuel 86:129–142