Năng suất của Miscanthus × giganteus và Panicum virgatum suy giảm theo độ tuổi đứng trong vùng Trung Tây USA

GCB Bioenergy - Tập 6 Số 1 - Trang 1-13 - 2014
Rebecca A. Arundale1,2, Frank G. Dohleman1, Emily A. Heaton3, Justin M. McGrath3, Thomas Voigt3,2, Stephen P. Long1,2
1Department of Plant Biology University of Illinois at Urbana-Champaign Urbana IA USA
2Energy Biosciences Institute University of Illinois at Urbana-Champaign Urbana IA USA
3Department of Crop Sciences University of Illinois at Urbana-Champaign Urbana IA USA

Tóm tắt

Tóm tắt

Đối với các loại cỏ lâu năm C4, Miscanthus × giganteus và Panicum virgatum (cỏ chuyển) để sản xuất năng lượng sinh học thành công, chúng phải duy trì năng suất cao trong thời gian dài. Các nghiên cứu trước đây dưới điều kiện khí hậu ít thuận lợi cho năng suất ở Tây Bắc Âu nhận thấy ít hoặc không có sự suy giảm năng suất ở M × giganteus trong thời gian dài. Nghiên cứu này cung cấp phân tích đầu tiên về việc liệu có xảy ra sự suy giảm năng suất ở M × giganteus dưới điều kiện Trung Tây của Hoa Kỳ hay không, thông qua các thử nghiệm cạnh tranh bên cạnh P. virgatum trong thời gian 8–10 năm tại bảy địa điểm khắp Illinois. Ảnh hưởng của độ tuổi cây giống đã được xác định bằng cách sử dụng mô hình hồi quy tuyến tính bao gồm các yếu tố thời tiết. Miscanthus × giganteus sản xuất năng suất gấp hơn hai lần P. virgatum với năng suất trung bình 23.4 ± 1.2 Mg ha−1 yr−1 và 10.0 ± 0.9 Mg ha−1 yr−1, tương ứng, được tính trung bình trong 8–10 năm. Mối quan hệ giữa năng suất với lượng mưa và số ngày sinh trưởng đã được xây dựng và sử dụng để ước tính năng suất đã được điều chỉnh cho các yếu tố ngẫu nhiên của thời tiết. Tại tất cả các địa điểm và ở cả hai loài, năng suất ban đầu tăng cho đến khi đạt mức tối đa trong mùa sinh trưởng thứ năm và sau đó giảm xuống mức ổn định nhưng thấp hơn trong năm thứ tám. Mô hình này rõ ràng hơn ở M × giganteus. Năng suất trung bình được quan sát trong khoảng thời gian dài hơn này là 8–10 năm thấp hơn so với năng suất của 5 năm đầu. Tuy nhiên, sự suy giảm này tương đối lớn hơn ở M × giganteus hơn ở P. virgatum, cho thấy ảnh hưởng lớn hơn của độ tuổi cây giống đối với M × giganteus. Dựa trên năng suất trung bình trong thời gian nghiên cứu này, việc đáp ứng tiêu chuẩn năng lượng tái tạo của Hoa Kỳ với yêu cầu 60 tỷ lít ethanol cellulosic vào năm 2022 sẽ cần 6.8 triệu ha M × giganteus hoặc 15.8 triệu ha P. virgatum. Những con số này dường như là khả thi đối với Hoa Kỳ, xét đến 16.0 triệu ha trong Chương trình Dự trữ Bảo tồn Đất nông nghiệp cộng với 13.0 triệu ha bỏ hoang từ nông nghiệp trong thập kỷ qua.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1016/j.jviromet.2010.07.008

Agindotan BO, 2010, Potential viral threats to Miscanthus x giganteus and switchgrass production for bioenergy in the United States, Phytopathology, 100, S3

AngelJ(2007)Illinois Climate Network Water and Atmospheric Resources Monitoring Program. Available at:http://www.sws.uiuc.edu/warm/datalist.asp(accessed 7 August 2012).

10.1016/j.biombioe.2008.10.005

10.1111/j.1365-3040.1995.tb00565.x

10.1016/S0961-9534(97)00016-0

Bullard M, 2001, Miscanthus for Energy and Fibre, 155

10.2135/cropsci2003.2226

Chen YH, 1993, Studies on anatomy and morphology in Saccharum‐Miscanthus nobilized hybrids.1. Transmission of tillering, ratooning, adaptation and disease resistance from Miscanthus spp, Journal of the Agricultural Association of China, 164, 31

10.1016/j.indcrop.2004.01.004

10.1016/j.indcrop.2008.02.009

10.1093/jexbot/48.313.1573

10.2134/agronj2001.9351013x

10.1111/j.1365-2486.2007.01438.x

10.1007/s10021-009-9306-9

10.1890/110003

DEFRA(2007)Planting and Growing Miscanthus: Best Practice Guidelines. [Online]Department of Environment Food and Rural Affairs (Producer). Available at:http://www.naturalengland.org.uk/Images/miscanthus-guide_tcm6-4263.pdf(accessed 7 August 2012).

Dohleman FG, 2009, Seasonal dynamics of productivity and photosynthesis of three biofuel feedstocks: field comparisons of Miscanthus x giganteus, Panicum virgatum and Zea mays

10.1104/pp.109.139162

10.1111/j.1757-1707.2011.01153.x

EPA, 2012, Regulation of fuels and fuel additives: 2012 renewable fuel standards, Federal Register, 77

10.1111/j.1365-3040.2005.01460.x

10.1016/j.biombioe.2005.10.006

10.1016/j.biombioe.2005.10.008

Fuentes RG, 2002, Trends in new Crops and new Uses, 276

10.1111/j.1744-7348.2011.00526.x

Greef JM, 1993, Syntaxonomy of Miscanthus x giganteus Greef et Deu, Angewandte Botanik, 67, 87

10.1016/j.biombioe.2004.09.002

10.1111/j.1757-1707.2009.01007.x

10.1023/B:MITI.0000038848.94134.be

10.1016/j.biombioe.2003.10.005

10.1111/j.1365-2486.2008.01662.x

10.1111/j.1757-1707.2009.01022.x

10.1175/1520-0477(2002)083<1149:AROTDI>2.3.CO;2

10.2307/4117709

10.1890/03-5162

10.2135/cropsci1995.0011183X003500010023x

10.1016/S0961-9534(03)00030-8

10.1016/S0961-9534(00)00032-5

10.1111/j.1601-5223.1993.00297.x

10.1016/j.biombioe.2004.05.006

10.1111/j.1757-1707.2009.01020.x

10.1094/PDIS-05-10-0335

10.1016/j.agrformet.2008.03.010

10.1111/j.1757-1707.2009.01019.x

10.1111/j.1757-1707.2011.01150.x

10.1080/00431672.1968.9932814

10.1080/07352680500316433

10.2134/agronj2009.0462

10.1007/s11105-008-0070-3

10.1002/j.1537-2197.1978.tb06175.x

10.1017/S0021859611000499

10.1016/j.fcr.2005.01.017

10.1111/j.1757-1707.2009.01010.x

USDA‐ERS(2012)State Factsheet – Overview.USDA Economic Research Service. Available at:http://www.ers.usda.gov/data-products/state-fact-sheets/state-data.aspx(accessed 4 August 2012).

USDA‐NRCS(2012)Soil Taxonomy.USDA Natural Resources and Conservation Service. Available at:http://soils.usda.gov/technical/classification/taxonomy/(accessed 14 November 2012).

10.1111/j.1757-1707.2010.01035.x

10.1016/j.biombioe.2010.01.030

10.1051/agro/2009034

Thông tin
Thông tin xuất bản

GCB Bioenergy

Tập 6 Số 1

1-13

Thông tin tác giả