Мискантус × гигантский

Мискантус × гигантский
Научная классификация
Королевство:	Растения
(без рейтинга):	покрытосеменные растения
(без рейтинга):	Однодольные
(без рейтинга):	Коммелиниды
Заказ:	Поалес
Семья:	Мятликовые
Подсемейство:	Паникоиды
Род:	Мискантус
Разновидность:	М. × гигантский
Биномиальное имя
	Мискантус × гигантский ; Дж. М. Гриф, Deuter ex Hodk., Revolution, 2001 г.
Синонимы
	Мискантус × чангии Ю.Н.Ли ; Мискантус × широчайший Ю.Н.Ли ; Мискантус × longiberbis (Hack.) Nakai ; Мискантус × longiberbis var. Чангии (YNLee) Ибараги и Х.Охаши ; Мискантус × longiberbis f. ogiformis (Хонда) Ибараги ; Мискантус мацумураэ вар. longiberbis Хак. ; Мискантус × огиформис Хонда ; Мискантус олигостахиус подвид. longiberbis (Хак.) Т.Кояма ; Мискантус сахарифлорус вар. бревибарбис (Хонда) Адати ; Мискантус китайский 'Giganteus' ;

Мискантус × гигантский , также известный как мискантус гигантский , представляет собой стерильный гибрид мискантуса китайского и мискантуса сахарифлорусного . ^{[ б ]} Это многолетняя трава со стеблями, напоминающими бамбук, которая может вырасти до высоты 3–4 метров (13 футов) за один сезон (начиная с третьего сезона). ^{[ с ]} Как и Pennisetum purpureum , Arundo donax и Saccharum ravennae , его еще называют слоновой травой.

Многолетний характер мискантуса гигантского связывание , его способность расти на малоплодородных землях, его водоэффективность, неинвазивность, низкие потребности в удобрениях, значительное углерода и высокая урожайность вызвали значительный интерес среди исследователей. ^{[ д ]} некоторые утверждают, что он обладает «идеальными» свойствами энергетической культуры . ^{[ и ]} Некоторые утверждают, что он может привести к отрицательным выбросам, в то время как другие подчеркивают его свойства по очистке воды и улучшению почвы. Однако существуют практические и экономические проблемы, связанные с его использованием в существующей инфраструктуре сжигания на основе ископаемого топлива. торрефикация В качестве мер противодействия этой проблеме изучаются и другие методы улучшения качества топлива.

Области использования

Мискантус × гигантский в основном используется в качестве сырья для твердого биотоплива . Его можно сжигать напрямую или перерабатывать в пеллеты или брикеты. Его также можно использовать в качестве сырья для жидкого биотоплива или биогаза.

Альтернативно, мискантус также можно использовать как строительный материал и как утеплитель. ^{[ ж ]} К материалам, производимым из мискантуса, относятся древесноволокнистые плиты, композитные плиты мискантус/древесно-стружечная плита и блоки. Ее можно использовать в качестве сырья для производства целлюлозы и волокон, а также формованных изделий, таких как экологически чистые одноразовые тарелки, стаканчики, картонные коробки и т. д. Целлюлозу можно далее перерабатывать в метилцеллюлозу и использовать в качестве пищевой добавки, а также во многих промышленных целях. Волокно мискантуса служит сырьем для армирования биокомпозитных или синтетических материалов. В сельском хозяйстве солома мискантуса используется при мульчировании почвы для сохранения влаги в почве, подавления роста сорняков и предотвращения эрозии. Кроме того, высокое соотношение углерода и азота в мискантусе делает его негостеприимным для многих микробов, создавая чистую подстилку для домашней птицы, крупного рогатого скота, свиней, лошадей и домашних животных. Мискантус, используемый в качестве подстилки для лошадей, можно сочетать с внесением органических удобрений. ^{[ 1 ]} Мискантус также можно использовать в качестве источника клетчатки в кормах для домашних животных. ^{[ 2 ]}

Жизненный цикл

Распространение

Мискантус × гигантский размножается путем разрезания корневищ (его подземных стеблей) на небольшие части, а затем повторной посадки этих частей на глубину 10 см (4 дюйма) под землей. Один гектар (2,5 акра) разрезанных на части корневищ мискантуса можно использовать для засадки 10–30 гектаров новых полей мискантуса (коэффициент умножения 10–30). ^{[ г ]} Размножение корневищами — трудоемкий способ посадки новых культур, но происходит только один раз в течение жизни культуры. Доступны альтернативные методы распространения, ^{[ 3 ]} или в разработке ^{[ ч ]}^{[ я ]} например, узловое распространение. ^{[ Дж ]} Для размножения семенами прогнозируется снижение стоимости вдвое. ^{[ к ]}

Управление

Растению практически не требуется гербицид , и только в начале первых двух сезонов. После этого плотный полог и мульча, образованная опавшими листьями, эффективно уменьшают рост сорняков. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} мискантусом Из-за высокой эффективности использования азота , ^{[ л ]} удобрения также обычно не нужны. ^{[ м ]} Мульчирующая пленка, с другой стороны, помогает как M. x giganteus, так и различным гибридам на основе семян расти быстрее и выше, с большим количеством стеблей на растение, что эффективно сокращает фазу укоренения с трех лет до двух. ^{[ н ]} Причина, по-видимому, в том, что эта пластиковая пленка удерживает влагу в верхнем слое почвы и повышает температуру. ^{[ о ]}

Урожай

Мискантус необычайно эффективен в превращении солнечной радиации в биомассу . ^{[ п ]} и его эффективность использования воды является одной из самых высоких среди всех сельскохозяйственных культур. ^{[ q ]} Его эффективность использования воды в два раза выше, чем у аналогичного C4 растения кукурузы , в два раза выше, чем у энергетической культуры C3 ( Salix viminalis ), и в четыре раза выше, чем у растения пшеницы C3. ^{[ р ]} Типичный зимний урожай в Великобритании, составляющий 11–14 тонн сухой массы на гектар (1,1–1,4 кг на квадратный метр (0,23–0,29 фунта на квадратный фут)) производит 200–250 ГДж/га (22 000–28 000 кВтч/акр) энергии на единицу площади. год. Это выгодно отличается от кукурузы (98 ГДж/га), рапса масличного (25 ГДж/га) и пшеницы / сахарной свеклы (7–15 ГДж/га). ^{[ с ]} В США было показано, что M. × giganteus дает в два раза больше урожая, чем просо. ^{[ 7 ]}

Во многих местах Европы плантации мискантуса производят больше чистой энергии, чем любая конкурирующая энергетическая культура, из-за высоких урожаев и низких требований к использованию энергии в хозяйстве. ^{[ т ]} Основными конкурентами по урожайности являются ива и тополь, выращиваемые на порослевых насаждениях с коротким севооборотом (SRC) или лесных насаждениях с коротким севооборотом (SRF). В северных частях Европы ива и тополь приближаются, а иногда и превосходят зимние урожаи мискантуса в том же месте. ^{[ в ]} , во всем мире ФАО По оценкам урожайность лесных плантаций колеблется от 0,4 до 12,2 тонны на гектар (от 0,16 до 4,86 длинных тонн/акр; от 0,18 до 5,44 коротких тонн/акр) сухой массы в год. У российской сосны самая низкая урожайность (0,4–2 т/га), тогда как у эвкалипта в Аргентине, Бразилии, Чили и Уругвае и тополя во Франции/Италии самая высокая – у эвкалипта 7,8–12,2 т/га и 2,7–8,4 т/га. т/га для тополя. ^{[ v ]} По оценкам МГЭИК , глобальная урожайность плантационных лесов (до потерь урожая) колеблется от 0,4 до 25 тонн, при этом большинство плантаций производят от 5 до 15 тонн. Однако естественные леса имеют более низкую урожайность: от 0,1 до 9,3 сухих тонн с гектара в год, при этом большинство естественных лесов дают от 1 до 4 тонн. ^{[ 8 ]} Средняя урожайность естественных лесов в умеренном климате составляет от 1,5 до 2 сухих тонн с гектара в год без учета потерь, связанных с вырубкой. ^{[ В ]}^{[ 9 ]}

Пик урожайности мискантуса достигается в конце лета, но сбор урожая обычно откладывается до зимы или ранней весны. Выход на этом этапе примерно на треть ниже из-за опадания листьев, но качество сгорания выше (из-за меньшего количества влаги и хлора в биомассе). Запоздалый сбор урожая также позволяет азоту вернуться в корневище для использования растением в следующем вегетационном сезоне. ^{[ х ]}

В Европе пиковая (осенняя) урожайность сухой массы составляет примерно 10–40 тонн с гектара в год (4–16 тонн с акра в год), в зависимости от местоположения, при этом средняя пиковая урожайность сухой массы составляет 22 тонны. ^{[ и ]} Отдельные испытания показывают максимальную урожайность 17 тонн (Дания), 17–30 тонн (Германия и Австрия), 25 тонн (Нидерланды), 39 тонн (Португалия) и 42–49 тонн (Франция). Отдельные испытания также показывают задержку (зима/весна) урожайности 10 тонн (Дания), 11–17 тонн (Великобритания), 14 тонн (Испания), 10–20 тонн (Германия), 16–17 тонн (Нидерланды), 22 тонн (Австрия), 20–25 тонн (Италия), 26–30 тонн (Португалия) и 30 тонн (Франция). ^{[ 1 ]} Другое испытание показало задержку урожайности в 15 тонн в Германии. ^{[ С ]} Исследователи подсчитали, что средний отсроченный урожай в Великобритании составляет 10 тонн. ^{[ аа ]} и от 10,5 до 15 тонн для Великобритании. ^{[ 10 ]}

Как видно, урожайность самая высокая в южной Европе; в целом 25–30 тонн в условиях неорошаемого земледелия (если сбор урожая откладывается до зимы/весны). При орошении отдельные испытания в Португалии дали 36 тонн, в Италии – 34–38 тонн, а в Греции – 38–44 тонны. ^{[ 11 ]} Опыты в Иллинойсе, США, дали урожай 10–15 тонн с акра (25–37 т/га). Как и в Европе, урожайность увеличивается по мере продвижения на юг.

Ожидается, что урожайность биомассы в целом будет выше в тропическом климате, чем в умеренном климате. ^{[ аб ]} Однако в отношении Miscanthus × giganteus исследователи расходятся во мнениях относительно потенциальной урожайности. Поскольку реальных полевых испытаний в тропиках еще не проводилось, возможны только оценки, основанные на теории. Некоторые утверждают, что растение хорошо переносит жару, ^{[ и ]} и что потенциальная урожайность составляет от 60 до 100 сухих тонн с гектара в год. ^{[ объявление ]} Другие утверждают, что жароустойчивость низкая, и впоследствии прогнозируют низкую урожайность. ^{[ но ]} Существует мнение, что другие генотипы мискантуса обладают высокой устойчивостью к жаре, например Miscanthus Sinensis . ^{[ 12 ]} Было показано, что другие виды слоновой травы, явно приспособленные к высоким температурам (различные варианты груши), дают урожайность до 80 тонн с гектара. ^{[ из ]}^{[ в ]}^{[ ах ]} а коммерческие застройщики газонной травы рекламируют урожайность примерно 100 сухих тонн с гектара в год при условии достаточного количества дождя или орошения (100 мм в месяц). ^{[ есть ]}^{[ также ]}

ниже В целом, ожидания урожайности для маргинальных земель , чем для пахотных земель в том же географическом районе. Маргинальные земли – это земли с проблемами, которые ограничивают рост, например, низкая воду и питательные вещества способность хранить , высокая засоленность , токсичные элементы, плохая текстура, небольшая глубина почвы, плохой дренаж , низкое плодородие или крутой рельеф. В зависимости от определения этого термина в мире существует от 1,1 до 6,7 миллиардов гектаров маргинальных земель. ^{[ и ]} Для сравнения, площадь Европы составляет примерно 1 миллиард гектаров (10 миллионов км2, или 3,9 миллиона квадратных миль), а Азия — 4,5 миллиарда гектаров (45 миллионов квадратных миль). ²или 17 миллионов квадратных миль). По данным IRENA (Международное агентство по возобновляемым источникам энергии), 1,5 миллиарда гектаров земли в настоящее время во всем мире используется для производства продуктов питания, в то время как «[...] около 1,4 миллиарда га [га] дополнительных земель пригодны, но на сегодняшний день не используются и поэтому могут быть выделены для поставок биоэнергии в будущем». ^{[ 14 ]} По оценкам МГЭИК, в мире существует от 0,32 до 1,4 миллиарда гектаров маргинальных земель, пригодных для биоэнергетики. ^{[ аль ]} имеется 45 миллионов гектаров (449 901 км2; по размеру сопоставим со Швецией) маргинальных земель, пригодных для выращивания плантаций мискантуса гигантского . По оценкам проекта ЕС MAGIC, в Европейском Союзе ^{[ 15 ]} с тремя классами ожидаемой урожайности (высокий: 30–40 т/га/год, средний: 20–30 т/га/год и низкий: 0–20 т/га/год). ^{[ 16 ]}

Miscanthus × giganteus умеренно или высоко толерантен к жаре, засухе, наводнениям, засоленности (ниже 100 мМ ) и прохладным температурам почвы (до -3,4 ° C или 25 ° F). ^{[ являюсь ]} Эта устойчивость позволяет создавать относительно высокоурожайные поля мискантуса на малоплодородных землях, например, в прибрежных районах, влажных местах обитания, лугах, заброшенных мукомольных участках, опушках лесов, берегах ручьев, предгорьях и горных склонах. ^{[ 17 ]} 99% засоленных маргинальных земель Европы можно использовать под плантации M. × giganteus, при этом ожидаемая максимальная потеря урожая составит лишь 11%. ^{[ а ]} Поскольку засоление до 200 мМ не влияет на корни и корневища, секвестрация углерода продолжается без изменений. ^{[ к ]} Исследователи обнаружили потерю урожайности на 36% на маргинальном участке, ограниченном низкими температурами (Москва), по сравнению с максимальной урожайностью на пахотных землях в Центральной Европе. Они также обнаружили потерю урожая на 21% на маргинальном участке, ограниченном засухой (Турция), по сравнению с максимальной урожайностью на пахотной почве в Центральной Европе. ^{[ ап ]}

Исследователи прогнозируют, что средняя урожайность мискантуса на маргинальных землях в Китае составит 14,6 сухих тонн с гектара в год, что на 12,6% ниже ожидаемой средней урожайности на пахотных землях. Они подсчитали, что мискантус на маргинальных землях в Китае может производить 31,7 ЭДж (эксаджоуля) энергии в год. ^{[ 18 ]} сумма, эквивалентная 39% потребления угля в стране в 2019 году. ^{[ ] так} Индивидуальное испытание в Ирландии показало, что средняя запоздалая урожайность составила 9 тонн с гектара в год на участке, подверженном низким температурам, переувлажнению зимой и пересыханию, потрескавшейся почве летом. ^{[ 19 ]} Исследователи сообщили об урожайности от 17 до 31 тонны на различных почвах в США (Кентукки, Иллинойс, Небраска, Нью-Джерси, Вирджиния и Северная Каролина) и сравнили их с конкретным испытанием с слегка удобренными трехлетними культурами мискантуса на эродированных почвах. Глинистые почвы, распространенные на Среднем Западе (глиняные почвы — это слой глины под верхним слоем почвы, который делает почву маргинальной для зерновых культур). посевы мискантуса давали 20–24 т/га в год (задержка сбора урожая). Авторы пришли к выводу, что «[...] эродированные глинистые почвы не могут отрицательно повлиять на приживаемость и урожайность мискантуса». ^{[ 20 ]}

Программное обеспечение для прогнозирования урожайности Miscanfor прогнозирует, что 30 дней засыхания почвы — это средний максимальный период времени, в течение которого урожай мискантуса может выдержать до увядания, а 60 дней — это максимум, прежде чем его корневища погибнут и урожай придется пересаживать. ^{[ с ]} Помимо достаточного количества осадков, для получения высоких урожаев важна способность почвы удерживать воду, особенно в засушливые периоды. ^{[ как ]} На почвах с плохой водоудерживающей способностью орошение в период укоренения важно, поскольку оно позволяет корням проникать гораздо глубже под землю, тем самым увеличивая способность растений собирать воду. ^{[ в ]}^{[ В ]}^{[ из ]}

Мискантус относительно хорошо растет на почвах, загрязненных металлами или в результате промышленной деятельности в целом. ^{[ 21 ]} Например, в одном исследовании было обнаружено, что M. × giganteus поглотил 52% содержания свинца и 19% содержания мышьяка в почве через три месяца. ^{[ 22 ]} Абсорбция стабилизирует загрязняющие вещества, поэтому они не попадают в воздух (в виде пыли), в грунтовые воды, соседние поверхностные воды или соседние районы, используемые для производства продуктов питания. ^{[ оу ]} Если в качестве топлива используется зараженный мискантус, на месте сжигания необходимо установить соответствующее оборудование, позволяющее справиться с этой ситуацией. ^{[ 23 ]} Однако в целом «[…] Мискантус является подходящей культурой для сочетания производства биомассы и экологического восстановления загрязненных и маргинальных земель». ^{[ 24 ]} Исследователи утверждают, что из-за способности мискантуса быть «[…] продуктивным на сельскохозяйственных землях более низкого качества, включая загрязненные тяжелыми металлами и засоленные почвы […]», он может «[…] способствовать устойчивой интенсификации сельского хозяйства, позволяя фермерам диверсифицировать и обеспечивать биомассой расширяющийся рынок без ущерба для продовольственной безопасности». ^{[ 25 ]}

Выход – сравнение с другими источниками энергии

Чтобы рассчитать потребности в землепользовании для различных видов производства энергии, важно знать соответствующую плотность производства электроэнергии на поверхности (например, производство электроэнергии на квадратный метр).

Ядерная энергетика имеет очень высокую плотность мощности. Атомная электростанция Брюса , одна из крупнейших атомных электростанций в мире, занимает в общей сложности 932 гектара (2300 акров) земли и имеет общую тепловую мощность 22 656 МВт. Общая полезная выработка электроэнергии составляет 6 508 МВт. Таким образом, удельная мощность по площади составляет 2431 Вт/м. ² (225,8 Вт/кв. фут) для тепловой мощности и 698,3 Вт/м ² (64,87 Вт/кв. футов) для чистой электрической мощности. Нефтяные месторождения также могут быть очень энергоемкими. добывает Нефтяное месторождение Гавар нефтяной эквивалент в 7,955 эксаджоулей (2,210 × 10 ¹² кВтч) в год на площади примерно 8400 квадратных километров (3200 квадратных миль). Усреднение этих цифр за год дает 252,25 гигаватт или около 30,03 Вт/м. ² (2,790 Вт/кв. футов).

Средняя плотность производства электроэнергии на поверхности для современного производства биотоплива, ветровой, гидро- и солнечной энергии составляет 0,3 Вт/м. ² (0,028 Вт/кв. фут), 1 Вт/м ² (0,093 Вт/кв. фут), 3 Вт/м ² (0,28 Вт/кв. фут) и 5 Вт/м ² (0,46 Вт/кв. фут) соответственно (энергия в виде тепла для биотоплива и электричества для ветровой, гидро- и солнечной энергии). ^{[ 26 ]} Плотность выработки электроэнергии на поверхности плантаций мискантуса, используемой для производства тепла, составляет 0,6 Вт/м. ² на 10 тонн урожая с гектара. Другими словами, мощность 30 тонн равна 1,8 Вт/м. ², что фактически ставит плотность мощности плантации с такой урожайностью между средней плотностью мощности ветра и гидроэнергии (см. ниже). Среднее потребление энергии человеком на свободной ото льда суше составляет 0,125 Вт/м. ² (0,0116 Вт/кв. футов) (тепло и электричество вместе взятые), ^{[ 27 ]} хотя и возрастает до 20 Вт/м ² (1,9 Вт/кв. футов) в городских и промышленных зонах. ^{[ 28 ]}

Причиной низкой удельной мощности для других видов биотоплива является сочетание низких выходов и лишь частичной загрузки установки (например, этанол обычно производится из сахара, содержащегося в сахарном тростнике, или из содержания кукурузного крахмала, тогда как биодизельное топливо часто производится из нефти). содержание в рапсе или сое). Кроме того, потери при конверсии происходят при спиртовой ферментации (экзотермический процесс) сахаров в этанол.

Плантации мискантуса с урожайностью 15 тонн/га в год при использовании для производства этанола генерируют всего 0,40 Вт/м. ². ^{[ 29 ]} Кукурузные поля генерируют 0,26 Вт/м ² (урожайность 10 т/га). ^{[ 30 ]} В Бразилии поля сахарного тростника обычно производят 0,41 Вт/м2. ². ^{[ 30 ]} Озимая пшеница (США) вырабатывает 0,08 Вт/м. ² а немецкая пшеница генерирует 0,30 Вт/м. ². ^{[ 31 ]} При выращивании для использования в качестве топлива для реактивных двигателей соя генерирует 0,06 Вт/м2. ², а пальмовое масло генерирует 0,65 Вт/м ². ^{[ 32 ]} Ятропа, выращенная на маргинальных землях, генерирует 0,20 Вт/м2. ². ^{[ 32 ]} Рапс, выращиваемый для производства биодизельного топлива, генерирует 0,12 Вт/м2. ² (в среднем по ЕС). ^{[ 33 ]} В отличие от выращивания мискантуса и производства твердого топлива, типичное выращивание жидкого биотопливного сырья и производство топлива требуют больших затрат энергии. Когда эти затраты компенсируются (когда использованная энергия вычитается из произведенной энергии), плотность мощности падает еще больше: производство биодизельного топлива на основе рапса в Нидерландах имеет самую высокую энергоэффективность в ЕС со скорректированной плотностью мощности 0,08 Вт/м. ², в то время как биоэтанол на основе сахарной свеклы, производимый в Испании, имеет самый низкий показатель - всего 0,02 Вт/м. ². ^{[ 34 ]}

Использование твердой биомассы в энергетических целях более эффективно, чем использование жидкой, поскольку можно утилизировать все растение. Например, плантации кукурузы, производящие твердую биомассу для сжигания, генерируют более чем вдвое больше энергии на квадратный метр по сравнению с плантациями кукурузы, производящими этанол, при одинаковой урожайности: 10 т/га генерирует 0,60 Вт/м. ² и 0,26 Вт/м ² соответственно, без компенсации энергозатрат. ^{[ 35 ]} Подсчитано, что крупные плантации сосен, акаций, тополей и ив в регионах с умеренным климатом достигают урожайности 5–15 сухих тонн с гектара в год, что означает плотность производства электроэнергии на поверхности 0,30–0,90 Вт/м. ². ^{[ 36 ]} Для столь же крупных плантаций эвкалипта, акации, лейцены, сосны и далбергии в тропических и субтропических регионах урожайность обычно составляет 20–25 т/га, что означает плотность производства электроэнергии на поверхности 1,20–1,50 Вт/м. ². Обратите внимание, что эта оценка урожайности несколько выше, чем оценка ФАО, приведенная выше, и она фактически помещает плотность энергии этих плантаций между плотностью энергии ветра и гидроэнергии. ^{[ 36 ]} В Бразилии средняя урожайность эвкалипта составляет 21 т/га, но в Африке, Индии и Юго-Восточной Азии типичная урожайность эвкалипта составляет менее 10 т/га. ^{[ 37 ]}

Сухая в печи биомасса в целом, включая древесину, мискантус ^{[ 38 ]} и Напир ^{[ 39 ]} трава имеет теплотворную способность примерно 18 мегаджоулей на килограмм (2,3 кВтч/фунт). ^{[ 40 ]} При расчете выработки электроэнергии на квадратный метр каждая т/га урожая сухой биомассы увеличивает выработку электроэнергии на плантации на 0,06 Вт/м. ². ^{[ 41 ]} Как упоминалось выше, средний мировой показатель производства ветровой, гидро- и солнечной энергии составляет 1 Вт/м. ², 3 Вт/м ² и 5 Вт/м ² соответственно. Чтобы соответствовать такой плотности мощности, урожайность плантаций должна достигать 17 т/га, 50 т/га и 83 т/га для ветровой, гидро- и солнечной энергии соответственно. Чтобы соответствовать среднемировому показателю биотоплива (0,3 Вт/м ²), плантации должны производить 5 тонн сухой массы с гектара в год.

Однако обратите внимание, что урожайность необходимо корректировать, чтобы компенсировать количество влаги в биомассе (испарение влаги для достижения точки воспламенения обычно является пустой тратой энергии). Влажность соломы или тюков биомассы варьируется в зависимости от влажности окружающего воздуха и возможных мер по предварительной сушке, в то время как пеллеты имеют стандартизированное (определенное ISO) содержание влаги ниже 10% (древесные пеллеты). ^{[ топор ]} и ниже 15% (прочие окатыши). ^{[ является ]} Аналогичным образом, потери в линиях электропередачи ветровой, гидро- и солнечной энергии составляют примерно 8% во всем мире, и их следует учитывать. ^{[ ]} Если биомасса будет использоваться для производства электроэнергии, а не производства тепла, урожайность должна быть примерно утроена, чтобы конкурировать с ветровой, гидроэнергией и солнечной энергией, поскольку нынешняя эффективность преобразования тепла в электроэнергию ( термический КПД ) составляет всего 30–40% в тепловые электростанции . ^{[ 42 ]} Если просто сравнить плотность производства энергии на поверхности из биотоплива, ветра, гидроэнергии и солнечной энергии, не принимая во внимание затраты, это фактически делает как гидро-, так и солнечную энергию недоступными даже для самых урожайных плантаций слоновой травы с точки зрения удельной мощности. ^{[ нет ]}

Обратите внимание, что когенерационные и с комбинированным циклом электростанции могут достичь более высокой эффективности за счет более эффективного использования отходящего тепла . Завод по сжиганию отходов в Копенхилле помимо электроэнергии производит тепло для сети централизованного теплоснабжения. По данным IEA Bioenergy, его совокупный чистый тепловой КПД составляет 107% (NCV). ^{[ 43 ]}

Связывание углерода

Поступление/выход углерода в почве

Растения поглощают углерод посредством фотосинтеза — процесса, вызванного солнечным светом, при котором CO ₂ и вода поглощаются, а затем объединяются с образованием углеводов. Поглощенный углерод выбрасывается обратно в атмосферу в виде CO ₂ при сжигании собранной биомассы, но подземные части растения (корни и корневища) остаются в почве и потенциально могут добавлять в почву с годами значительные количества углерода.

Количество углерода в почве определяется скоростью поступления нового углерода и скоростью распада старого углерода. ^{[ 44 ]}^{[ бб ]} Почвенный углерод, получаемый из растений, представляет собой континуум, варьирующийся от живой биомассы до гумуса . ^{[ 45 ]} и он распадается на разных стадиях. Его можно разделить на активный, медленный и пассивный пул со средним временем пребывания углерода (MRT) 0,1–2 года, 15–100 лет и 500–5000 лет для трех пулов соответственно. ^{[ 46 ]} Время пребывания углерода в верхнем слое почвы в одном эксперименте составляло в среднем 60 лет (в частности, 19 лет для глубин от 0 до 10 сантиметров (0,0 и 3,9 дюйма) и 30–152 года для глубин от 10 до 50 сантиметров (3,9 и 19,7 дюйма). ) Углерод ниже 50 сантиметров (20 дюймов) был стабильным. ^{[ 47 ]} Фактическая скорость распада углерода в конкретном месте зависит от многих факторов, например, от вида растений, типа почвы, температуры и влажности. ^{[ 48 ]} Исследователи не обнаружили доказательств уменьшения накопления органического углерода в почве по мере старения их тестового урожая мискантуса, что означало отсутствие насыщения углеродом на этом участке в течение 20 лет. ^{[ 49 ]} Другие оценивают 30–50 лет непрерывного увеличения содержания углерода в почве после перехода от однолетних культур к многолетним. ^{[ 50 ]} Ожидается, что количество углерода в почве под полями мискантуса будет увеличиваться в течение всего периода выращивания культуры, но, возможно, с медленным началом из-за начальной обработки почвы (вспашка, перекопка) и относительно низкого количества поступления углерода на этапе укоренения. . ^{[ до н . э . ]}^{[ др ]} почвенных микробов (Вспашка помогает популяциям разлагать имеющийся углерод с образованием CO ₂ .) ^{[ быть ]}^{[ парень ]} Исследователи утверждают, что высокое хранение углерода под полями мискантуса обусловлено высокой долей остатков до и непосредственно сбора урожая (например, мертвых листьев), прямым накоплением гумуса, хорошо развитой и глубоко идущей корневой системой, низкой скоростью разложения растительных остатков. из-за высокого соотношения углерода и азота и отсутствия обработки почвы (что приводит к меньшей аэрации почвы ). ^{[ 51 ]}

Чистое годовое накопление углерода

По данным МГЭИК, увеличение содержания углерода в почве важно как для смягчения последствий изменения климата, так и для адаптации к нему. ^{[ бг ]} В ряде исследований пытаются количественно оценить вызванное мискантусом увеличение содержания углерода в почве в различных местах и при различных обстоятельствах:

Дондини и др. обнаружили на 32 тонны больше углерода на гектар под 14-летним полем мискантуса, чем на контрольном участке, что позволяет предположить, что средняя скорость накопления углерода составляет 2,29 тонны на гектар в год, или 38% от общего количества собранного углерода в год. ^{[ чч ]} Аналогичным образом, Милнер и др. предполагают, что средняя скорость накопления углерода для всей Великобритании составляет 2,28 тонны (также 38% от общего количества собираемого углерода в год), учитывая, что некоторые нерентабельные земли (0,4% от общего количества) исключены. ^{[ с ]} Накадзима и др. обнаружили, что средняя скорость накопления под университетским испытательным полигоном в Саппоро, Япония, составляет 1,96 тонны, что эквивалентно 16% от общего количества собираемого углерода в год. Однако испытание было короче, всего 6 лет. ^{[ минет ]} Хансен и др. обнаружили скорость накопления 0,97 тонны в год в течение 16 лет на испытательном полигоне в Хорнуме, Дания, что эквивалентно 28% от общего количества собираемого углерода в год. ^{[ БК ]} МакКалмонт и др. сравнил ряд отдельных европейских отчетов и обнаружил, что темпы накопления варьируются от 0,42 до 3,8 тонны, ^{[ бл ]} со средней нормой накопления 1,84 тонны, ^{[ БМ ]} или 25% от общего количества собираемого углерода в год. ^{[ бн ]} Вариации годового изменения углерода в почве высоки в течение первых 2–5 лет после посадки, но через 15 лет колебания незначительны. ^{[ бо ]}

Проблемы транспортировки и сжигания

Обзор

Биомасса в целом, включая мискантус, имеет другие свойства по сравнению с углем, например, когда речь идет об обработке и транспортировке, измельчении и сжигании. ^{[ 53 ]} Это затрудняет совместное использование одной и той же инфраструктуры логистики, измельчения и сжигания. Зачастую вместо этого приходится строить новые предприятия по переработке биомассы, что увеличивает затраты. ^{[ бп ]} В сочетании с относительно высокой стоимостью сырья это часто приводит к ситуации, когда проекты по использованию биомассы должны получать субсидии, чтобы быть экономически жизнеспособными. ^{[ БК ]} Однако в настоящее время изучается ряд технологий модернизации топлива, которые сделают биомассу более совместимой с существующей инфраструктурой. Наиболее зрелым из них является торрефикация , представляющая собой передовую технологию обжига, которая в сочетании с гранулированием или брикетированием существенно влияет на характеристики обработки и транспортировки, измельчаемость и эффективность сгорания.

Плотность энергии и транспортные расходы

Щепа из мискантуса имеет насыпную плотность 50–130 кг/м. ³ (84–219 фунтов на куб. ярд), ^{[ бр ]} тюки 120–160 кг/м ³ (200–270 фунтов на куб. ярд), ^{[ бс ]} при этом пеллеты и брикеты имеют насыпную плотность 500 и 600 кг/м. ³ (840 и 1010 фунтов на куб. ярд) соответственно. ^{[ 54 ]} Торрефикация плотности продукта идет рука об руку с этой тенденцией к более плотному и, следовательно, более дешевому для транспортировки продукту, в частности, за счет увеличения энергетической . При торрефикации удаляются (путем газификации ) части биомассы с наименьшим энергетическим содержанием, а части с самым высоким энергетическим содержанием остаются. То есть примерно 30% биомассы преобразуется в газ во время процесса торрефикации (и потенциально используется для питания процесса), а 70% остается, обычно в виде спрессованных пеллет или брикетов . Однако этот твердый продукт содержит примерно 85% исходной энергии биомассы. ^{[ 55 ]} По сути, массовая часть сократилась больше, чем энергетическая часть, и следствием этого является то, что теплотворная способность высушенной биомассы значительно увеличивается до такой степени, что она может конкурировать с энергетически плотными углями, используемыми для производства электроэнергии (энергетические/термальные угли). Энергетическая плотность наиболее распространенных сегодня энергетических углей составляет 22–26 МДж/кг (2,8–3,3 кВтч/фунт). ^{[ 56 ]} Высушивание может быть «автотермическим» (т.е. необходимая энергия подается за счет частичного сгорания высушиваемого материала) или «гетеротермическим» (т.е. необходимое технологическое тепло подается из внешних источников). В гетеротермическом случае торрефикация также может служить косвенным методом хранения энергии , поскольку материал можно сжигать, когда энергия дешева и ее много, а газообразные и/или твердые продукты могут сжигаться на пиковой электростанции , когда энергии недостаточно. Газообразные продукты торрефикации подобны синтез-газу и могут использоваться в различных процессах химической промышленности так же, как ископаемое топливо. Высокоуглеродистые твердые продукты торрефикации могут откладываться в почве в виде биоугля (при условии, что уровень различных загрязняющих веществ достаточно низкий) или использоваться для получения водорода в реакции конверсии воды и газа, если простое сжигание нежелательно.

Более высокая плотность энергии означает более низкие транспортные расходы и сокращение выбросов парниковых газов, связанных с транспортом. ^{[ 57 ]} МЭА подсчитало , сколько энергии экономится и насколько сокращаются выбросы парниковых газов при переходе с обычных на торрефицированные пеллеты/брикеты. При изготовлении торрефицированных пеллет и доставке их из Индонезии в Японию минимальное количество сэкономленной энергии составляет 6,7%, а минимальное количество предотвращенных выбросов парниковых газов составляет 14%. Это увеличивает экономию энергии на 10,3% и предотвращение выбросов парниковых газов на 33% при изготовлении и транспортировке брикетов диаметром минимум 50 мм вместо пеллет (производство брикетов требует меньше энергии). ^{[ БТ ]} Чем длиннее маршрут, тем больше экономия. ^{[ 58 ]}

Водопоглощение и транспортные расходы

Торрефикация также переводит биомассу из гидрофильного (водопоглощающего) в гидрофобное (водоотталкивающее) состояние. Водоотталкивающие брикеты можно транспортировать и хранить на открытом воздухе, что упрощает логистические операции и снижает затраты. ^{[ этот ]} Торрефация также останавливает биологическую активность биомассы (включая гниение) и снижает риск возгорания. ^{[ 57 ]}

Единообразие и индивидуализация

В целом, торрефикация рассматривается как путь к преобразованию самого разнообразного сырья в однородное топливо, с которым легче обращаться. ^{[ 57 ]} Параметры топлива могут быть изменены в соответствии с требованиями потребителя, например, вид сырья, степень обжига, геометрическая форма, долговечность, водостойкость, состав золы. ^{[ 59 ]} Возможность использования различных видов сырья повышает доступность и надежность поставок топлива. ^{[ 57 ]}

Измельчаемость

Необработанный M. × giganteus имеет прочные волокна, что затрудняет измельчение до очень мелких частиц одинакового размера (менее 75 мкм / 0,075 мм). Куски угля обычно измельчаются до такого размера, потому что такие мелкие и равномерные частицы сгорают стабильнее и эффективнее. ^{[ 60 ]}^{[ 61 ]} В то время как уголь имеет индекс измельчаемости Хардгроува (HGI) от 30 до 100 (более высокие цифры означают, что его легче измельчать), необработанный мискантус имеет балл 0. ^{[ бв ]} Однако во время торрефикации «[…] фракция гемицеллюлозы , которая отвечает за волокнистую природу биомассы, разлагается, тем самым улучшая ее измельчаемость». ^{[ 62 ]} По оценкам МЭА, HGI для высушенной биомассы в целом составляет 23–53. ^{[ 63 ]} и оценивает снижение энергопотребления, необходимого для измельчения выжженной биомассы, на 80–90%. ^{[ 64 ]} Другие исследователи измерили HGI высушенного мискантуса на уровне 79. ^{[ чб ]} Британский уголь имеет оценку от 40 до 60 по шкале HGI. ^{[ бх ]}

Относительно легкое измельчение высушенного мискантуса делает возможным экономически эффективное преобразование в мелкие частицы, что впоследствии делает возможным эффективное сжигание. Исследователи обнаружили, что уровень несгоревшего углерода снижается при использовании выжженной биомассы и что пламя «[…] было стабильным во время 50% совместного сжигания и в случае 100% в результате достаточной дисперсности частиц топлива». ^{[ 65 ]}

Хлор и коррозия

Как и многие виды биомассы, за исключением древесины, биомасса мискантуса имеет относительно высокое количество хлора , что проблематично при сжигании, поскольку «[…] вероятность коррозии существенно зависит от содержания хлора в топливе […]». ^{[ 66 ]} Аналогичным образом, исследования показывают, что «[…] выброс Cl-связанных [связанных с хлором] частиц во время сгорания является основной причиной индуцированной активной коррозии при на решетке ». сжигании биомассы ^{[ 67 ]} Хлор в различных формах, особенно в сочетании с калием , например хлоридом калия , конденсируется на относительно более холодных поверхностях внутри котла и создает слой коррозионных отложений. Коррозия повреждает котел, и, кроме того, сам физический слой отложений снижает эффективность теплопередачи, особенно внутри механизма теплообмена . ^{[ к ]} Хлор и калий также значительно снижают температуру плавления золы по сравнению с углем. Расплавленная зола, известная как шлак или клинкер , прилипает ко дну котла и увеличивает затраты на техническое обслуживание. ^{[ бз ]}^{[ нравиться ]}

Чтобы снизить содержание хлора (и влаги), сбор мискантуса обычно откладывают до зимы или ранней весны, но эта практика все еще недостаточна в качестве контрмеры для достижения сгорания без коррозии. ^{[ КБ ]}

Однако количество хлора в мискантусе снижается примерно на 95% при его обжиге при 350 ° C (660 ° F). ^{[ копия ]} Выброс хлора во время самого процесса обжига более управляем, чем выброс хлора во время горения, потому что «[…] преобладающие температуры во время первого процесса ниже температур плавления и испарения щелочных солей хлора, что сводит к минимуму их риск шлакования и загрязнения. и коррозия в печах ». ^{[ 68 ]} По калию ожидается снижение лишь на 30%. ^{[ 69 ]} Однако калий зависит от хлора и образует хлорид калия; при низком уровне хлора отложения хлорида калия пропорционально уменьшаются. ^{[ компакт-диск ]}

Угольное подобие

Поэтому исследователи утверждают, что «[…] процесс торрефикации преобразует химические и физические свойства сырой биомассы в свойства, аналогичные углю, что позволяет использовать биомассу с высокими коэффициентами замещения в существующих угольных котлах без каких-либо серьезных модификаций». ^{[ 70 ]} Торрефикация удаляет влагу и создает измельчаемый, гидрофобный и твердый продукт с повышенной плотностью энергии, а это означает, что торрефицированное топливо больше не требует «[…] отдельных погрузочно-разгрузочных устройств при совместном сжигании с углем на существующих электростанциях». ^{[ 53 ]} Такая же совместимость достигается и для биомассы, обработанной гидротермальной карбонизацией , иногда называемой «мокрой» торрефикацией. ^{[ Этот ]}

Однако исследователи отмечают, что «[…] торрефикация представляет собой более сложный процесс, чем первоначально предполагалось», и заявляют, что «[…] торрефикация биомассы все еще является экспериментальной технологией […]». ^{[ 71 ]} Майкл Уайлд, президент Международного совета по торрефикации биомассы, заявил в 2015 году, что сектор торрефикации «[…] находится на этапе оптимизации […]». Он упоминает интеграцию процессов, эффективность использования энергии и массы, механическое сжатие и качество продукции как переменные, которые наиболее важно освоить на данном этапе развития отрасли. ^{[ 59 ]}

Воздействие на окружающую среду

Углеродная нейтральность

Как правило, многолетние культуры связывают больше углерода, чем однолетние культуры, поскольку накопление корней может продолжаться в течение многих лет. Кроме того, при выращивании многолетних культур избегают процедур ежегодной обработки почвы (вспашка, перекопка), связанных с выращиванием однолетних культур. почвенных микробов Вспашка помогает популяциям разлагать имеющийся углерод с образованием CO ₂ . ^{[ быть ]}^{[ парень ]}

По сути, подземное накопление углерода работает как инструмент снижения выбросов парниковых газов, поскольку оно удаляет углерод из надземной циркуляции углерода (циркуляции из растения в атмосферу и обратно в новые растения). Надземная циркуляция обусловлена фотосинтезом и сгорание — во-первых, растение поглощает CO ₂ и усваивает его в виде углерода в своих тканях как над, так и под землей. Когда надземный углерод собирается и затем сжигается, молекула CO ₂ образуется снова и выбрасывается обратно в атмосферу. Затем эквивалентное количество CO ₂ поглощается растениями следующего сезона, и цикл повторяется.

Этот надземный цикл потенциально может быть углеродно-нейтральным, но, конечно, участие человека в управлении и управлении циклом означает дополнительный расход энергии, часто поступающей из ископаемых источников. Если ископаемая энергия, затраченная на операцию, высока по сравнению с количеством произведенной энергии, общий выброс CO ₂ может приблизиться, сравняться или даже превысить выбросы CO _2, образующиеся исключительно в результате сжигания ископаемого топлива, как было показано в случае несколько проектов по производству биотоплива первого поколения. ^{[ см .]}^{[ КГ ]}^{[ ч ]} В этом отношении транспортное топливо может оказаться хуже твердого топлива. ^{[ Там ]}

Эту проблему можно решить как с точки зрения увеличения количества углерода, хранящегося под землей (см. Связывание углерода выше), так и с точки зрения уменьшения использования ископаемого топлива в наземных операциях. Если под землей хранится достаточно углерода, он может компенсировать общие выбросы в течение жизненного цикла конкретного биотоплива. Аналогичным образом, если выбросы над землей уменьшатся, потребуется меньше подземных хранилищ углерода, чтобы биотопливо стало углеродно-нейтральным или отрицательным.

Именно общее количество выбросов и поглощения в эквиваленте CO ₂ вместе определяет, является ли проект выращивания энергетических культур углеродоположительным, углеродно-нейтральным или углеродоотрицательным. Если выбросы в ходе сельского хозяйства, переработки, транспортировки и сжигания превышают объемы поглощения как над, так и под землей во время роста сельскохозяйственных культур, проект является углеродоположительным. Аналогично, если общее поглощение с течением времени превышает общее количество выбросов, проект является углеродно-отрицательным. Подводя итог, можно сказать, что отрицательный выброс углерода возможен, когда чистое накопление углерода более чем компенсирует чистые выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла.

Исследователи утверждают, что мискантус с урожайностью 10 тонн с гектара в год хранит достаточно углерода, чтобы компенсировать выбросы, связанные как с сельским хозяйством, переработкой, так и с транспортом. На диаграмме справа показаны два углеродоотрицательных пути производства мискантуса и два углеродоположительных пути производства тополя, представленные в граммах CO ₂ -эквивалента на мегаджоуль. Столбики расположены последовательно и перемещаются вверх и вниз по мере того, как, согласно оценкам, содержание CO ₂ в атмосфере увеличивается или уменьшается. Серые/синие столбцы представляют выбросы, связанные с сельским хозяйством, переработкой и транспортом, зеленые столбцы представляют изменение углерода в почве, а желтые ромбы представляют общие конечные выбросы. ^{[ СиДжей ]} Вторая диаграмма отображает среднюю урожайность, необходимую для достижения долгосрочной углеродной отрицательности для почв с различным количеством существующего углерода.

Другие исследователи делают то же самое в отношении мискантуса в Германии, урожайность которого составляет 15 сухих тонн с гектара в год, а запасы углерода составляют 1,1 тонны с гектара в год:

«Мискантус — одна из очень немногих культур в мире, которая достигает истинной нейтральности CO ₂ и может функционировать как поглотитель CO _2. [...] В связи со сжиганием мазута прямые и косвенные выбросы парниковых газов могут быть сокращены за счет минимум 96% за счет сжигания соломы мискантуса [...]. Из-за секвестрации углерода [накопления углерода] во время роста мискантуса это приводит к потенциалу снижения выбросов CO ₂ -экв. на 117%». ^{[ ск ]}

Успешное хранение зависит от места посадки, поскольку лучшие почвы — это те, которые в настоящее время содержат мало углерода. Разнообразные результаты, показанные на диаграмме, подчеркивают этот факт. ^{[ кл ]} В Великобритании ожидается успешное хранение пахотных земель на большей части территории Англии и Уэльса, а неудачное хранение ожидается в некоторых частях Шотландии из-за уже богатых углеродом почв (существующих лесных массивов). Кроме того, в Шотландии относительно более низкие урожаи в этом более холодном климате затрудняют _{CO 2} достижение отрицательного уровня выбросов . Почвы, уже богатые углеродом, включают торфяники и зрелые леса. Наиболее успешное хранение углерода в Великобритании происходит под улучшенными пастбищами . ^{[ см ]} Однако, поскольку содержание углерода в лугах значительно различается, степень успешности землепользования меняется от пастбищ к многолетним. ^{[ сп ]} Несмотря на то, что чистое накопление углерода под многолетними энергетическими культурами, такими как мискантус, значительно превышает чистое накопление углерода под пастбищами, лесными и пахотными культурами, поступления углерода от мискантуса просто слишком малы, чтобы компенсировать потерю существующего углерода в почве на ранней стадии укоренения. ^{[ 73 ]} Однако со временем содержание углерода в почве может увеличиться, в том числе и на пастбищах. ^{[ 72 ]}

Исследователи оценили конкретные климатические выгоды, связанные с изменением землепользования (это исключает климатические выгоды, возникающие в результате замены ископаемого топлива) для различных культур в течение 30-летнего периода на разных типах лугопастбищных угодий, и пришли к выводу, что местные пастбища имеют климат - связанная стоимость (так называемая GHGV) равна 200, в то время как слегка удобренные культуры M × giganteus, высаженные на ранее ежегодно возделываемой почве, имеют ценность 160. Луга CRP имеют стоимость 125 (защищенные луга, созданные на бывших пахотных землях.) Аборигенная смесь прерий имеет ценность 115 (неудобренные местные травы прерий с включенными другими местными видами прерий, высаженные на ранее ежегодно возделываемых пахотных землях.) Пастбищные луга имеют ценность 72. ^{[ 74 ]}

Сравнения

Исследователи приходят к выводу, что мискантус «[…] почти всегда оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем однолетние биоэнергетические культуры первого поколения [...]». ^{[ со ]} Многолетние травы второго поколения (мискантус и просо), посаженные на пахотных землях, хранят в земле в среднем в пять раз больше углерода, чем перелески с коротким севооборотом или лесные насаждения с коротким севооборотом (тополь и ива). ^{[ КП ]} По сравнению с ископаемым топливом и без учета преимуществ подземного хранения углерода в расчетах, стоимость топлива из мискантуса составляет 0,4–1,6 грамма CO ₂ -эквивалента на мегаджоуль, по сравнению с 33 граммами для угля, 22 для сжиженного природного газа. газа, 16 — для газа Северного моря и 4 — для древесной щепы, импортируемой в Великобританию из США. ^{[ кк ]}

Другие исследователи утверждают, что среднее соотношение затрат и выхода энергии для мискантуса в 10 раз лучше, чем для однолетних культур, а выбросы парниковых газов в 20–30 раз лучше, чем для ископаемого топлива. ^{кр [ ]} Щепа из мискантуса для отопления позволила сэкономить 22,3 тонны выбросов CO ₂ на гектар в год в Великобритании, а кукуруза для отопления и производства электроэнергии позволила сэкономить 6,3 тонны. Экономия рапса для биодизеля 3.2. ^{[ КС ]} Другие исследователи пришли к аналогичным выводам. ^{[ кт ]}^{[ с ]} Поэтому ожидается, что в ближайшие десятилетия плантации мискантуса в Европе вырастут в больших размерах. ^{[ 75 ]} В 2021 году правительство Великобритании заявило, что площади земель, отведенных под краткосрочные лесные хозяйства и многолетние энергетические культуры (включая мискантус), увеличатся с 10 000 до 704 000 гектаров. ^{[ резюме ]} Исследователи утверждают, что после некоторого первоначального обсуждения теперь (2018 г.) в научном сообществе существует консенсус в отношении того, что «[…] баланс ПГ [парниковых газов] при выращивании многолетних биоэнергетических культур часто будет благоприятным […]», в том числе с учетом неявного прямые и косвенные изменения в землепользовании. ^{[ хв ]}

Биоразнообразие

Под землей исследователи обнаружили, что количество видов дождевых червей на квадратный метр составляло 5,1 для мискантуса, 3 для кукурузы и 6,4 для пара (полностью неухоженные земли), и заявляют, что «[…] было ясно обнаружено, что интенсивность землепользования был доминирующим регрессором численности дождевых червей и общего числа видов». Поскольку обширная листовая подстилка на земле помогает почве оставаться влажной, а также защищает от хищников, они приходят к выводу, что «[…] Мискантус оказал весьма положительное влияние на сообщества дождевых червей […]» и рекомендуют, что «[…] Мискантус может способствовать разнообразное сообщество дождевых червей даже в интенсивных сельскохозяйственных ландшафтах». ^{[ 76 ]}^{[ cx ]} Другие утверждают, что активность некоторых бактерий, принадлежащих к группе Pseudomonadota (ранее протеобактерий), почти удваивается в присутствии M. × giganteus корневых экссудатов . ^{[ 22 ]}

Над землей молодые насаждения мискантуса поддерживают большое видовое разнообразие растений, но по мере взросления мискантуса полог закрывается, и конкурирующие сорняки получают меньше солнечного света. В такой ситуации сорнякам становится труднее выжить. После закрытия кроны 16 различных видов сорняков на 25 м2. ² заговор был найден. Однако плотный полог служит защитой для других форм жизни; «[…] Обычно сообщается, что насаждения мискантуса поддерживают биоразнообразие ферм, обеспечивая среду обитания для птиц, насекомых и мелких млекопитающих […]». ^{[ чешский ]} В поддержку этой точки зрения другие исследователи утверждают, что флора под пологом дает пищу бабочкам, другим насекомым и их хищникам, а также 40 видам птиц. ^{[ да ]}

Зимующая вегетативная структура мискантуса обеспечивает важный ресурс покрова и среды обитания с высоким уровнем разнообразия по сравнению с однолетними культурами. ^{[ дб ]} Этот эффект особенно заметен для жуков, мух и птиц. Урожай мискантуса занимает различную экологическую нишу для каждого сезона — исследователи объясняют это постоянно развивающейся структурной неоднородностью культуры мискантуса, при этом разные виды находят убежище в разное время в течение его развития — лесные птицы находят убежище зимой, а сельскохозяйственные птицы — зимой. лето. Что касается птиц, то на поле мискантуса было обнаружено 0,92 вида гнездящихся пар на гектар (0,37 на акр) по сравнению с 0,28 (0,11) на близлежащем пшеничном поле. Из-за высокого соотношения углерода и азота именно на окраинах поля и в лесных массивах можно найти большую часть пищевых ресурсов. Однако поля мискантуса служат барьером против химического выщелачивания в эти ключевые места обитания. ^{[ сай ]}

Другие исследователи утверждают, что культуры мискантуса обеспечивают лучшее биоразнообразие, чем зерновые культуры: в них в три раза больше пауков и дождевых червей, чем в зерновых. ^{[ постоянный ток ]} Заяц-русак, горностай, мыши, полевки, землеройки, лисицы и кролики — вот некоторые из видов, которые наблюдаются в посевах мискантуса. Эта культура действует как место гнездования, так и коридор дикой природы, соединяющий различные среды обитания. ^{[ дд ]}

Качество воды

Поля мискантуса приводят к значительному улучшению качества воды из-за значительно меньшего выщелачивания нитратов . ^{[ из ]} Выщелачивание нитратов с полей мискантуса резко сокращается по сравнению с типичным севооборотом кукурузы и сои из-за низкой или нулевой потребности в удобрениях, постоянного присутствия корневого поглотителя азота у растений и эффективной внутренней рециркуляции питательных веществ многолетними травами. Недавнее исследование пришло к выводу, что у мискантуса в среднем в девять раз меньше подземных потерь нитратов по сравнению с кукурузой или кукурузой, выращиваемой в севообороте с соевыми бобами. ^{[ дф ]}

Качество почвы

Волокнистая проводимость и сохранение воды по сравнению с однолетними пропашными культурами, в результате чего образуется пористая почва с низкой объемной плотностью , , обширная корневая система мискантуса и отсутствие нарушений обработки почвы улучшают инфильтрацию, гидравлическую типичная для многолетних трав, при этом водоудерживающая способность, как ожидается, увеличится на 100–150 мм. ^{[ дг ]} Мискантус улучшает поступление углерода в почву и способствует активности и разнообразию микроорганизмов , которые важны для агрегации частиц почвы процессов и восстановления. На месте бывшего отложения летучей золы , с щелочным pH, дефицитом питательных веществ и небольшой водоудерживающей способностью, был успешно высажен урожай мискантуса – в том смысле, что корни и корневища росли довольно хорошо, поддерживая и усиливая процессы нитрификации , хотя вышеуказанные Урожайность сухого грунта была низкой из-за условий. Возможность улучшать качество почвы даже на загрязненной земле рассматривается как полезная функция, особенно в ситуации, когда можно добавлять органические удобрения. Например, существует большой потенциал для повышения урожайности на загрязненных маргинальных землях с низким содержанием питательных веществ путем удобрения их богатыми питательными веществами осадками сточных вод или сточными водами . Эта практика дает тройное преимущество: повышение продуктивности почвы, увеличение урожайности биомассы и снижение затрат на обработку и утилизацию осадка сточных вод в соответствии с конкретным законодательством каждой страны. ^{[ 4 ]}

Инвазивность

Родители Miscanthus × giganteus с обеих сторон, M. sinensis и M. sacchariflorus , являются потенциально инвазивными видами , поскольку оба они производят жизнеспособные семена. Однако M. × giganteus не дает жизнеспособных семян, и исследователи утверждают, что «[...] не было сообщений об угрозе инвазии из-за распространения роста корневища с давних коммерческих плантаций на соседние пахотные земли». ^{[ 24 ]}

Устойчивое развитие

Исследователи утверждают, что анализ «[...] воздействия выращивания мискантуса на окружающую среду на ряд факторов, включая снижение выбросов парниковых газов, показывает, что выгоды в большинстве случаев перевешивают затраты». ^{[ 77 ]} Другие утверждают, что, хотя есть возможности для дальнейших исследований, «[...] появляются явные признаки экологической устойчивости». ^{[ д ]} В дополнение к потенциалу снижения выбросов парниковых газов, «[…] многолетняя природа мискантуса и подземная биомасса улучшают структуру почвы, увеличивают водоудерживающую способность (на 100–150 миллиметров (3,9–5,9 дюйма)), а также уменьшают сток и Зимнее созревание увеличивает структурные ресурсы ландшафта для дикой природы . Снижение интенсивности управления способствует разнообразию и численности дождевых червей, хотя плохая поедаемость подстилки может привести к снижению индивидуальной биомассы. выщелачивание в границы полей ниже, чем в сопоставимом сельском хозяйстве, что улучшает качество почвы и воды». ^{[ 78 ]} Переход от энергетических культур первого поколения к энергетическим культурам второго поколения, таких как мискантус, является экологически выгодным из-за улучшения биоразнообразия в масштабах фермы, борьбы с хищничеством и чистого положительного эффекта смягчения последствий выбросов парниковых газов. Выгоды в первую очередь являются следствием низких затрат и более длительных циклов управления, связанных с культурами второго поколения (2G). ^{[ Из ]}^{[ диджей ]} Если снизить напряженность в землепользовании, получить разумные урожаи и нацелиться на низкоуглеродистые почвы, во многих случаях малозатратные многолетние культуры, такие как мискантус, «[...] могут обеспечить значительную экономию парниковых газов [парниковых газов] по сравнению с альтернативами ископаемому топливу [ ...].» ^{[ дк ]} В отличие от однолетних культур, мискантус требует меньше азота, имеет низкий уровень выбросов парниковых газов, поглощает углерод из почвы из-за меньшей обработки почвы и может быть экономически выгоден на малоплодородных землях. ^{[ дл ]} Исследователи сходятся во мнении, что в последние годы «[...] появилось более детальное понимание экологических преимуществ и рисков биоэнергетики, и стало ясно, что многолетние биоэнергетические культуры имеют гораздо больший потенциал для значительного сокращения выбросов парниковых газов, чем традиционные культуры. в настоящее время выращивается для производства биотоплива по всему миру (например, кукуруза , пальмовое масло и рапс )». ^{[ дм ]} Они также согласны с тем, что «[...] прямое воздействие специализированных многолетних биоэнергетических культур на углерод и N2O в почве становится все более понятным и часто согласуется со значительным снижением выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла за счет биоэнергетики по сравнению с традиционными источниками энергии». ^{[ 79 ]}

Практические соображения по сельскому хозяйству

Практические советы по сельскому хозяйству можно найти в PDF-файле Университета штата Айова «Гигантский мискантус». ^{[ 80 ]} См. также руководство по передовому опыту, совместно разработанное Teagasc (органом по развитию сельского хозяйства и продовольствия Ирландии) и AFBI (Институтом агропродовольственных и биологических наук, также Ирландия). ^{[ 81 ]}

Ссылки

Цитаты и комментарии

^ На основе списка Кью/POWO. Обратите внимание, что принятое название POWO — M. × longiberbis , предполагаемая высота растения составляет всего от 0,7 до 1,2 метра. «Мискантус × longiberbis (Hack.) Nakai» . Растения мира онлайн . Проверено 23 мая 2022 г. .
^ Jump up to: ^а ^б « M. x giganteus — это высокопродуктивная, стерильная, корневищная многолетняя трава C4, которая была собрана в Иокахаме, Япония, в 1935 году Акселем Олсеном. Она была привезена в Данию, где ее выращивали и распространили по всей Европе и Северной Америке для посадки в садоводческих хозяйствах. Со временем он стал известен как Miscanthus sinensis 'Giganteus', M. giganteus, Miscanthus ogiformis. Honda и Miscanthus sacchariflorus var. brevibarbis (Honda) Adati. Недавняя классификационная работа в Королевском ботаническом саду в Кью, Англия, определила его как M. x giganteus (Greef & Deuter ex Hodkinson & Renvoize), гибрид M. sinensis Anderss. . и М. sacchariflorus (Максим.) Хак». Андерсон и др. 2014 , с. 71.
^ Для достижения максимальной урожайности требуется от двух до четырех лет; «[...] для более прохладных северных участков по-прежнему требуется три-четыре года, в то время как южные участки обычно достигают потолка за два года». Джонс 2019 , с. 22.
^ «В отличие от однолетних культур, биоэнергетика из специализированных многолетних культур, как широко распространено мнение, имеет более низкие выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла и другие экологические выгоды. Многолетние культуры, такие как мискантус и порослевая ива с коротким вращением (SRC) и тополь, имеют низкие потребности в азоте. (с выгодой для выбросов N2O и качества воды), может улавливать углерод почвы за счет уменьшения обработки почвы и увеличения распределения подземной биомассы, а также может быть экономически целесообразным на маргинальных и деградировали земли, тем самым сводя к минимуму конкуренцию с другими видами сельскохозяйственной деятельности и избегая эффектов iLUC». Уитакер и др. 2018 , с. 151.
^ «Идеальные энергетические культуры из биомассы эффективно используют доступные ресурсы, являются многолетними, хранят углерод в почве, имеют высокую эффективность использования воды, не инвазивны и требуют мало удобрений. Одна трава, которая обладает всеми этими характеристиками, а также дает большие количества биомассы — это Miscanthus x giganteus ». Андерсон и др. 2014 , с. 71.
^ Левандовски и др. утверждают, что «[...] экономия ископаемой энергии является самой высокой там, где биомасса мискантуса используется в качестве строительного материала (в нашем анализе используется пример изоляционного материала)». Левандовски и др. 2016 , с. 20.
^ «Производство корневищ для размножения в климате Соединенного Королевства занимает как минимум два вегетационного сезона, это влечет за собой очистку производственной площади от сорняков, вспашку весной и вспашку земли до образования мелкого семенного ложа, как пахоту, перед посадкой корневищ с помощью сеялки картофельного типа. [...] Весной после второго года роста корневища собирают с помощью модифицированного картофелеуборочного комбайна, сортируют вручную или полуавтоматически и разрезают на жизнеспособные части. 20–40 г. [...] Один га корневищ дает достаточно материала для посадки 10–30 га урожая с помощью одной и той же сеялки модифицированного типа картофеля. Для корневищ более низкого качества, проверенных с помощью испытаний на прорастание, потребуется 80–90 г корневищ (). частное сообщение, М. Мос)». Гастингс и др. 2017 , стр. 5–6.
^ «Наша работа показывает, что в зависимости от типа гибрида один га (га) семян может дать достаточно семян для ~ 1000–2000 га посадок, в зависимости от родительских комбинаций, что на два порядка больше, чем размножение корневищем. [. ..] [Достигается уровень приживаемости 85–95%». Гастингс и др. 2017 , с. 6.
^ «Семена высеваются машиной и выращиваются в теплице (рис. 3А) перед высадкой в поле (рис. 3В). Ожидается, что методы выращивания на основе семян окажутся наиболее эффективными для расширения производства мискантуса, поскольку они имеют следующие преимущества: · С ростом рыночного спроса можно легко обеспечить большие объемы продукции, если производство семян будет хорошо развито. · Короткий период роста всходов: всего 8–10 недель от семян до конечного продукта (пробок). · Производство розеток энергоэффективно (нет необходимости в холодильниках) · Низкие затраты на создание» Левандовски и др. 2016 , стр. 15.
^ «Посевы мискантуса можно получить путем узлового размножения стеблей, собрав стебли в сентябре и немедленно посеяв их в поле без необходимости хранения в холодильнике, что в любом случае снижает жизнеспособность растения и одновременно увеличивает затраты. Посаженные стебли дают побеги и корни, а затем , корневище.» О'Локлин, Макдоннелл и Финнан, 2017 г. , стр. 345.
^ «Результаты показывают, что размножение новыми гибридными семенами значительно снижает затраты на создание до менее 900 фунтов стерлингов за га. ⁻¹ [...]. Безубыточная урожайность была рассчитана как 6 Мг [мг/мегаграмм равен метрической тонне] DM [сухого вещества] га. ⁻¹ и ⁻¹ [гектар в год], что составляет примерно половину средней урожайности Mxg в Соединенном Королевстве; при этом новые посеянные гибриды достигают 16 Мг сухого вещества на га. ⁻¹ на втором году испытаний в Соединенном Королевстве. Эти комбинированные улучшения значительно повысят рентабельность сельскохозяйственных культур. Компромисс между производственными затратами на подготовку различных форматов сырья показывает, что тюки являются лучшим вариантом для прямого обжига с наименьшими транспортными расходами (0,04 млн фунтов стерлингов). ⁻¹ км ⁻¹) и удобство хранения на ферме. Однако если требуется гранулированное топливо, то сбор щепы более экономичен. [...] Удельные затраты на посадку корневища и посадку штепселя аналогичны, поскольку они относительно трудоемки, тогда как посев семян, по прогнозам, снизит затраты вдвое». Гастингс и др. 2017 , стр. 1, 8.
^ «Виды C4 характерно демонстрируют повышенную эффективность использования азота (N) и воды [28,29]. В частности, виды C4 могут демонстрировать эффективность использования N в два раза выше, чем виды C3». Андерсон и др. 2014 , с. 73.
^ «Азотные удобрения не нужны и могут нанести ущерб устойчивости, если только их не высаживать на почвах с низким плодородием, где на раннем этапе укоренения можно добавить около 50 кг N га. ⁻¹. [...] Выбросы N2O могут быть в пять раз ниже при выращивании неудобренного мискантуса, чем при выращивании однолетних культур, и до 100 раз ниже, чем при выращивании на интенсивных пастбищах. Неподходящее добавление азотных удобрений может привести к значительному увеличению выбросов N2O с плантаций мискантуса, превышающим коэффициенты выбросов МГЭИК, хотя они все еще компенсируются потенциальной заменой ископаемого топлива». МакКалмонт и др. 2017 , стр. 503.
^ «Пластиковая мульчирующая пленка сократила время укоренения, улучшив экономику урожая. [...] Испытание мульчирующей пленки в Аберистуите показало значительную (P <0,05) разницу между показателями укоренения при различной плотности растений с совокупной средней урожайностью за первые 2 года почти увеличение вдвое под пленкой, как показано в Таблице 3. Использование пленки добавляет 100 фунтов стерлингов на га и 220 кг эквивалента CO2 на га. ⁻¹, к стоимости учреждения. Результатом этого увеличения является сокращение периода укоренения урожая на 1 год в условиях окружающей среды Аберистуита; аналогичное сокращение времени укоренения наблюдалось на других экспериментальных участках, а также в Ирландии (O'Loughlin et al., 2017). [...] Благодаря агрономии с мульчирующей пленкой последние посеянные гибриды приживаются гораздо быстрее и имеют значительно более высокие ранние урожаи (1-й и 2-й годы) по сравнению с коммерческими Mxg в Соединенном Королевстве, обеспечивая безубыточную окупаемость инвестиций как минимум годом ранее». Гастингс и др. 2017 , стр. 1, 9, 14–15.
^ "Посадка семенных пробок оказалась наиболее успешным методом приживления мискантуса на маргинальных почвах. Накрытие растений полиэтиленовой пленкой ускоряет их рост. Пленка сохраняет влажность в верхнем слое почвы и повышает температуру. Это полезно для растения, особенно на легких почвах с более высоким риском стресса от засухи и при низких температурах». Левандовски и др. 2016 , с. 14.
^ «Продуктивность сельскохозяйственных культур определяется как произведение общего количества солнечной радиации, падающей на площадь земли, и эффективности перехвата, преобразования и разделения этой солнечной энергии в растительную биомассу. [...] Бил и Лонг продемонстрировали в полевых испытаниях в на юго-востоке Англии, что εc,a составляло 0,050–0,060, что на 39% выше максимального значения, наблюдаемого у видов C3. Кроме того, когда εc рассчитывается в терминах общего количества (т.е. надземного и надземного). под землей) производство биомассы M. x giganteus (εc,t), оно достигает 0,078, что приближается к теоретическому максимуму 0,1. Исследования, проведенные на Среднем Западе США Хитоном и др., показали аналогичную эффективность перехваченного PAR (0,075)». Андерсон и др. 2014 , с. 73.
^ "- Эффективность использования воды является одной из самых высоких среди всех культур и находится в диапазоне 7,8–9,2 г сухого вещества (кг H2O). ⁻¹. – В целом потребность в воде увеличится из-за высокой продуктивности биомассы и увеличения эвапотранспирации на уровне кроны (например, ET выше, чем у пшеницы, на 100–120 мм в год). ⁻¹). – Улучшение структуры почвы означает большую водоудерживающую способность (например, на 100–150 мм), хотя в засушливые годы почвы все еще могут быть более сухими. – Сокращение стока в более влажные годы, что способствует смягчению последствий наводнений и уменьшению эрозии почвы. – Качество дренажных вод улучшается, а вымывание нитратов значительно ниже, чем из пахотных (например, 1,5–6,6 кг N га). ⁻¹ тот ⁻¹ [для] мискантуса, 34,2–45,9 [для] кукурузы/соевых бобов)» McCalmont et al. 2017 , стр. 504.
^ «Бил и др. (1999) сравнили свои результаты с эффективностью использования воды культурой биомассы C3, Salix viminalis , о которой сообщалось в Lindroth et al. (1994) и Lindroth & Cienciala (1996), и предполагают, что ЭВП для мискантуса может быть примерно вдвое больше, чем у этого вида ивы. Клифтон-Браун и Левондовски (2000) сообщили о цифрах 11,5. до 14,2 г общего (надземного и подземного) СВ (кг H2O) ⁻¹ для различных генотипов мискантуса в горшках, и это сопоставимо с цифрами, рассчитанными Ehdaie & Waines (1993) для семи сортов пшеницы, которые обнаружили ЭИВ между 2,67 и 3,95 г общего сухого вещества (кг H2O). ⁻¹. Преобразование этих значений мискантуса в биомассу сухого вещества на гектар пахотных земель позволит увидеть соотношение биомассы к водопотреблению в диапазоне 78–92 кг сухого вещества на га. ⁻¹ (мм водного столба) ⁻¹. Рихтер и др. (2008) смоделировали потенциал урожайности мискантуса на основе 14 полевых испытаний в Великобритании и обнаружили, что почвенная вода, доступная растениям, была наиболее значимым фактором в прогнозировании урожайности, и они рассчитали соотношение урожайности сухого вещества к доступной почвенной воде при 55 кг сухого вещества на га. ⁻¹ (мм водного столба) ⁻¹, при этом всего 13 кг ДМ га ⁻¹ на каждый 1 мм выпавших осадков, что, вероятно, связано с высоким уровнем перехвата и испарения пологом. Даже по стандартам C4 эта эффективность высока, как видно из сравнения с полевыми измерениями, составляющими в среднем 27,5 ± 0,4 кг надземного сухого вещества на га. ⁻¹ (мм водного столба) ⁻¹ для кукурузы (Tolk et al., 1998)» McCalmont et al. 2017 , стр. 501.
^ «С точки зрения интенсивности производства энергии, биомасса мискантуса производит больше чистой энергии на гектар, чем другие биоэнергетические культуры, около 200 ГДж на га. ⁻¹ тот ⁻¹, особенно пахотные [кукуруза для биогаза 98, рапс для биодизельного топлива 25, пшеница и этанол из сахарной свеклы 7–15 (Hastings et al., 2012)]. Фельтен и др. (2013) подсчитали аналогичные цифры, сообщив о 254 ГДж га. ⁻¹ тот ⁻¹ для мискантуса» МакКалмонт и др. 2017 , стр. 493.
^ Гастингс и др. пишут, что «[полевые] испытания показали, что для многих мест в Европе M. x giganteus имеет самый большой энергетический выход из всех потенциальных биоэнергетических культур с точки зрения чистых МДж га. ⁻¹ [мегаджоуль на гектар] и высочайшую эффективность использования энергии (EUE) с точки зрения энергетических затрат на производство из-за относительно высокой урожайности и низких затрат [...]». Гастингс и др. 2009а , с. 180.
^ Урожайность SRF ивы и тополя в Великобритании находится в диапазоне 10–12 тонн сухого вещества с гектара в год, согласно Proe, Griffiths & Craig 2002 , стр. 322–323. В мета-исследовании урожайности ивы Fabio et al. цитируйте результаты испытаний ивы в Швеции, дающие 8, 13 и 14 тонн. Авторы приводят данные о двух испытаниях ивы в Великобритании, оба с урожайностью 10 тонн, и один опыт в Ирландии с урожайностью 8–10 тонн. См. таблицы 1 и 2 Fabio & Smart 2018 , стр. 551 и 552. Точки данных по урожайности ивы (местоположение не указано) на рисунке 2, с. 554 показывают среднюю урожайность примерно 6–7 тонн с гектара в год. В таблице 3, стр. 557, приведены шесть исследований со средней урожайностью 10 тонн с гектара в год. Эйлотт и др. собрал данные с 49 испытательных площадок для ивы и тополя в Великобритании и пришел к выводу: «Результаты полевых испытаний показали, что наблюдаемая урожайность SRC значительно различалась в зависимости от генотипа и севооборота (Таблица 1). Самые высокие урожаи были зарегистрированы у ивы в двух севооборотах, при этом 16 генотипов в среднем составляют 9,0 ок. [тонна сухого вещества] га ⁻¹ тот ⁻¹ по сравнению с 6,3 га ⁻¹ тот ⁻¹ для генотипов тополя. Самой высокоурожайной родительской линией была шведская S. vimanlis × S. schwerinii , которая демонстрировала стабильно высокие урожаи в обоих севооборотах и высокую устойчивость к ржавчине. Эта родительская линия включала самый урожайный единственный генотип, Tora, со средней урожайностью в обоих севооборотах 11,3 га. ⁻¹ тот ⁻¹Эйлотт и др ., 2008 , стр. 363. Моделируя будущее, Ауст и др. оценивают средний урожай ивы и тополя SRC, выращиваемых на пахотных землях в Германии, в 14 тонн, см. Ауст и др., 2014 , стр. 529. Фабио и др. сообщают, что для достижения такой урожайности иве и тополю требуется 92–400 кг азота на гектар в год. урожайность указана в их статье. См. Fabio & Smart 2018 , стр. 551–552. Гастингс и др. использовали программное обеспечение для компьютерного моделирования для оценки урожайности мискантуса, ивы и тополя в Великобритании и пришли к выводу, что средняя урожайность находится в узком диапазоне от 8,1 до 10,6. сухих тонн на гектар в год для всех этих растений, при этом мискантус занимал среднее место по урожайности в более теплых условиях. на юго-западе, а корректировка компьютерной модели с учетом ожидаемого более теплого климата в 2050 году сделала мискантус самой урожайной культурой на большей территории: самый высокий выход из рассматриваемого сырья». Гастингс и др. 2014 , стр. 108, 119.
^ Оценки урожайности см. в документе ФАО «Глобальный прогноз будущих поставок древесины с лесных плантаций» , разделы 2.7.2–2.7.3. ФАО предоставляет оценки урожайности в кубических метрах (м ³); от 1 до 25 м ³ глобально. Кубические метры преобразованы в сухие тонны на основе следующих данных: Сосна обыкновенная, произрастающая в Европе и Северной Азии, весит 390 кг/м. ³ сушка в духовке (влажность 0%). Сухой вес видов эвкалипта, обычно выращиваемых на плантациях Южной Америки, составляет 487 кг/м. ³ (среднее значение Lyptus , Rose Gum и Deglupta ). Средний вес видов тополя, обычно выращиваемых на плантациях в Европе, составляет 335 кг/м. ³ (в среднем по тополю белому и тополю черному .
^ Точнее, чистый годовой прирост (NAI) для естественного леса смешанного умеренного пояса составляет (2–2,5 м). ³ на гектар, от 0,9 м3 в Греции до 6 м3. ³ во Франции). Кубические метры преобразованы в сухие тонны на основе следующих данных: Сосна обыкновенная, произрастающая в Европе и Северной Азии, весит 390 кг/м. ³ сушка в духовке (влажность 0%). Сухой вес видов эвкалипта, обычно выращиваемых на плантациях Южной Америки, составляет 487 кг/м. ³ (среднее значение Lyptus , Rose Gum и Deglupta ). Средний вес видов тополя, обычно выращиваемых на плантациях в Европе, составляет 335 кг/м. ³ (в среднем по тополю белому и тополю черному . Смил 2008 , стр. 75–76.
^ Программное обеспечение для урожайности мискантуса Miscanfor рассчитывает снижение урожайности на 33% между осенним пиком и зимним урожаем. См. Гастингс и др. 2009 , с. 186 . Этот расчет подтвержден Roncucci et al. которые обнаружили снижение урожайности сухой массы на 32–38% для своих тестовых культур, когда сбор урожая был отложен до зимы. См. Ронкучи и др. 2015 , с. 1002. Клифтон-Браун и др. обнаружили среднее снижение урожайности на 0,3% в день в период между пиком осенней урожайности и зимним сбором урожая, см . Clifton-Brown, Breuer & Jones 2007 , p. 2305.
^ «Большая часть литературы, в которой сообщается об урожайности сухой биомассы M. x giganteus, основана на европейских исследованиях. Потолочный пик урожайности биомассы в укоренившихся насаждениях M. x giganteus приблизился к 40 т сухого вещества (СВ) на га. ⁻¹ в некоторых странах Европы, хотя для достижения такого потолка урожайности может потребоваться 3–5 лет. По всей Европе урожайность до 25 т сухого вещества на га. ⁻¹ из устоявшихся насаждений M. x giganteus были зарегистрированы на территориях между центральной Германией и южной Италией, тогда как пиковая урожайность в центральной и северной Европе колебалась в пределах 10–25 т сухого вещества на га. ⁻¹, и более 30 т ДМ га ⁻¹ в Южной Европе. Количественный обзор существующих насаждений M. x giganteus по всей Европе показал, что средний пиковый урожай биомассы составляет 22 т сухого вещества на га. ⁻¹, усредненное по нормам N и уровням осадков». Anderson et al. 2014 , стр. 79.
^ «Со второго года посадки мискантуса урожай собирали ежегодно на грани всходов в конце марта или начале апреля. Средняя урожайность мискантуса составляла 15 Мг сухой массы (дм) га. ⁻¹ и ⁻¹, который оставался почти постоянным с четвертого года основания». Felten & Emmerling 2012 , стр. 662.
^ «Урожайность, использованная при расчете выбросов парниковых газов и экономики сельскохозяйственных культур, в этом исследовании использовалась средняя урожайность 12–14 млн га. ⁻¹ и ⁻¹ которые наблюдались у Mxg на текущих коммерческих посадках, наблюдаемых в Соединенном Королевстве (частное сообщение, М. Мос). Мы предположили логистическое увеличение урожайности в год создания и линейное снижение урожайности через 15 лет. Lesur et al. (2013). Межгодовые колебания урожайности, обусловленные погодными условиями, как наблюдалось в ходе долгосрочных испытаний (Clifton-Brown et al., 2007) и моделировались урожайности мискантуса в Соединенном Королевстве с использованием данных о погоде с 2000 по 2009 год (Harris et al., 2014). ) с использованием модели MiscanFor (Hastings et al., 2009, 2013) указывает на то, что стандартное отклонение, связанное с погодой, Межгодовые колебания урожайности в Соединенном Королевстве составляют порядка 2,1 млн га. ⁻¹ и ⁻¹ для средней урожайности 10,5 млн га ⁻¹ и ⁻¹ для всего Соединенного Королевства. Смоделированные урожаи, как правило, пессимистичны, поскольку они рассчитывают урожайность неорошаемых земель и не учитывают поддержку грунтовых вод, которая имеется на многих пахотных фермах Соединенного Королевства». Гастингс и др. 2017 , стр. 4.
^ Вацлав Смил оценивает примерно удвоение чистой первичной продукции (NPP) биомассы в тропиках по сравнению с регионами мира с умеренным климатом. Смил 2015 , с. 81 .
^ Исследователи проекта ЕС MAGIC (Маргинальные земли для выращивания технических культур) утверждают, что диапазон температуры роста мискантуса × гигантского составляет от 8 до 45 ° C. Таблица ЕС MAGIC 2021 .
^ «Приблизительно в два раза сухое вещество преобразуется в углерод (Michel et al., 2006) и в 10 раз — из ⁻¹ в кг·м ⁻². [...] На рисунке 2 показаны глобальные прогнозы АЭС «Мискантус» на основе моделирования жизнеспособности. Расчетные значения варьируются от 0,5 кг C м ⁻² тот ⁻¹ в бореальном регионе от 1 до 2 кг C м ⁻² тот ⁻¹ в средних широтах и 3 и 5 кг См. ⁻²тот ⁻¹ в тропиках». Хьюз и др. 2010 , стр. 82–83.
^ Шеперд и др. утверждают, что Micanthus × giganteus «снижает выработку ассимилятов при температуре выше 28°C», и прогнозируют, что урожайность в тропиках будет низкой. Однако оценка среднего тропического урожая не приводится. Шепард и др. 2020 , стр. 295, 298.
^ Чжан и др. измеренная урожайность бановой травы (вариант Napier) составила 74 тонны с гектара в год при небольшом внесении удобрений и количестве осадков 1000 мм. Чжан и др. 2010 , стр. 96, 98 (табл. 1).
^ Хосино и др. зафиксировал урожайность 75,6 тонн с гектара в год на второй год роста при обильном удобрении и уровне осадков 1000 мм в год. Хосино, Оно и Сирикиратаянонд 1979 , стр. 310, 311, 315.
^ Висенте-Чандлер и др. обнаружили, что сильно удобренный дербенник дает 75 661 фунт сухого вещества на акр в год при срезании с 90-дневными интервалами, что эквивалентно 84,8 тоннам на гектар в год. Висенте-Чандлер, Сильва и Фигарелла, 1959 , с. 202.
^ «Общая потребность в воде составляет примерно 100 мм (4 дюйма) в месяц в эквиваленте осадков. [...] Урожайность гигантской королевской травы зависит от времени между сборами урожая. Например, шестимесячный урожай высокой гигантской королевской травы , можно рассчитывать на получение 80 или более тонн США на акр (180 метрических тонн на гектар) свежей травы при влажности примерно 70–75%. Для двух урожаев в год увеличьте эти цифры вдвое». Виаспейс 2020 .
^ Маккей указывает урожайность в 360 влажных тонн с гектара в год, но не дает количественной оценки содержания влаги. Маккей 2020 .
^ «По оценкам Азиатско-Тихоокеанского экономического сотрудничества (АТЭС), маргинальные земли составляют примерно 400 миллионов гектаров в Азии, на островах Тихого океана, в Австралии и Северной Америке. По другим оценкам, глобальная площадь маргинальных земель составляет от 1100 до 6650 миллионов га. в зависимости от параметров, используемых для описания маргинальных (например, «неблагоприятные сельскохозяйственные угодья», «заброшенные или деградированные пахотные земли» или засушливые, лесные, луговые, кустарниковые или Потенциальная площадь, доступная в США для выращивания культур с целлюлозной биомассой и малозатратных, высокоразнообразных местных смесей многолетних растений, колеблется от 43 до 123 миллионов гектаров. Различия в этих оценках отражают непоследовательность в использовании термина «маргинальные». «земля», несмотря на ее широкое использование в биоэнергетической промышленности и литературе. Маргинальные земли часто описываются как деградированные земли, непригодные для производства продуктов питания и/или некоторых неоднозначно низкого качества и часто называются непродуктивными. Непродуктивные почвы характеризуются неблагоприятными химическими и/или физическими свойствами, которые ограничивают рост растений и урожайность, включая низкую способность хранить воду и питательные вещества, высокую засоленность, токсичные элементы и плохую текстуру. Дополнительные трудности, возникающие в маргинальных ландшафтах, включают небольшую глубину почвы из-за эрозии, плохой дренаж, низкое плодородие, крутой рельеф и неблагоприятный климат. Несмотря на низкое качество маргинальных земель и потенциальные проблемы, которые они могут представлять для их производства, биомасса вряд ли будет выращиваться на высококачественных землях, которые экономически выгодны для выращивания традиционных культур». Куинн и др. 2015 , стр. 1–2.
^ «Оценки маргинальных/деградированных земель, которые в настоящее время считаются доступными для биоэнергетики, варьируются от 3,2 до 14,0 млн км2, в зависимости от принятых критериев устойчивости, определений классов земель, почвенных условий, метода картографирования земель, а также экологических и экономических соображений (Campbell et al. 2008; Cai и др., 2011 г.; Льюис и Келли, 2014 г.)». МГЭИК 2019c .
^ Проходит 30 дней со средней температурой ниже -3,4 ° C, прежде чем температура почвы упадет ниже -3,4 ° C. См. Гастингс и др. 2009б , с. 184. Куинн и др. заявляют, что «площадь листьев и урожайность [m]iscanthus × giganteus уменьшаются в условиях засухи, но доступность воды не влияет на образование побегов или высоту растений в начале вегетационного периода. [стр. 4]. [...] Miscanthus × giganteus и жизнеспособность корневища не пострадали от наводнения [стр. 5] [...] Соленость выше 100 мМ повлияла на рост Miscanthus × giganteus, с корневищами > корнями >. побеги в порядке возрастания чувствительности (наименее чувствительные корневища). Растения, выращенные из более крупных корневищ, первоначально были менее чувствительными [стр. 8]. составлял -3,4 °C, что может быть проблематичным, особенно в первую зиму [...] Miscanthus × giganteus демонстрирует необычную холодоустойчивость для вида C4 [стр. 10]. и CAM-видам присущи механизмы устойчивости к тепловому стрессу, имеет смысл рассмотреть культуры, полученные из биомассы с этими путями фотосинтеза (см. Таблицу 5) [стр. 11] [...] Наш обзор литературы выявил несколько «универсальных» культур из биомассы, которые умеренно или высоко толерантны к множеству стрессоров окружающей среды (таблица 6). Например, Andropogon gerardii , Eucalyptus spp., Miscanthus spp., Panicum virgatum , Pinus spp., Populus spp., Robinia pseudoacacia и Spartina pectinata Было показано, что умеренно или высоко толерантны к четырем или более типам стресса [стр. 14].» Куинн и др. 2015 , стр. 4, 5, 8, 10, 11, 14.
^ «Большинство засоленных почв, покрывающих 539 567 км2 в европейской географической зоне, можно использовать для выращивания мискантуса с предполагаемым снижением урожайности до 11%; еще 2717 км2 можно использовать с предполагаемым снижением урожайности на 28%, и только 3607 км2 приведет к снижению урожайности более чем на 50%». Ставриду и др. 2017 , с. 99.
^ «DW корневища [сухой вес] и соотношение корня/корневища и подземной/надземной DW не подвергались воздействию повышенной засоленности, и только DW корня значительно уменьшалась при самой высокой концентрации соли (22,4 дСм · м-1). NaCl) (Таблица 1) Płażek et al (2014) показали аналогичный ответ у M. × giganteus, с уменьшением только в корнях DW. 200 мм NaCl и отсутствие изменений в корневищах с DW ниже 200 мм NaCl. Эта способность многолетних трав сохранять подземную биомассу в условиях стресса может сохранить достаточные запасы для следующего вегетационного периода (Karp & Shield, 2008), хотя это может быть физиологически; актуально для временных стрессов, таких как засуха, еще предстоит выяснить, как эта реакция влияет на урожайность из года в год под накопительным стрессовым эффектом засоления». Ставриду и др. 2017 , с. 100.
^ «Самая высокая урожайность биомассы, а также самый высокий потенциал экономии парниковых газов и ископаемой энергии (до 30,6 т CO2-экв/га*год [эквивалента CO2 на гектар в год] и 429 ГДж/га*год [гигаджоуль на гектар в год] ], соответственно) может быть достигнуто на немаргинальных участках в Центральной Европе. На маргинальных участках, ограниченных холодом (Москва/Россия) или засухой. (Адана/Турция) может быть достигнута экономия до 19,2 т CO2-экв/га*год и 273 ГДж/га*год (Москва) и 24,0 т CO2-экв/га*год и 338 ГДж/га*год (Адана)». Левандовски и др. 2016 , с. 19.
^ Потребление энергии на основе угля в Китае в 2019 году составило 81,67 ЭДж (52% мирового потребления). См. стр. 47. БП 2020 .
^ «Гибель от выстрела означает, что в данном году урожайность будет ограниченной, но в следующем году она восстановится. Гибель корневища означает, что урожай необходимо пересадить. [...] Для условий засухи мы рассчитываем время ниже увядания Пункт: если этот период превышает 30 дней, то побег погибает в этом году, если он превышает 60 дней для M. × giganteus, корневище погибает, а урожай уничтожается. Это было основано на эксперименте с водным стрессом в камере выращивания. M. × giganteus этот период увеличен до 60 и 120 дней (Клифтон-Браун и Гастингс, неопубликованные данные) Для M. sinensis ». Гастингс и др. 2009б , с. 161.
^ Ронкуччи и др. сообщает примерно в 2 раза больший урожай мискантуса, посаженного в илистом суглинке ( который имеет лучшую водоудерживающую способность) по сравнению с супесчаной почвой (Италия) после относительно нормального вегетационного периода с точки зрения осадков , и примерно в 6 раз больший урожай после вегетационного периода, сопровождающегося сильной засухой: «Во второй год роста (2011 г.) культуры, выращиваемые на SiC [пылевато-суглинистой] почве, показали значительно более высокий надземный сухой урожай (таблица S1) по сравнению с культурами, растущими в SL [супесь] почва (19,1 против 10,9 Мг/га ⁻¹) (рис. 2а). [...] Общие тенденции в продуктивности биомассы усилились в третий вегетационный год (2012 г.), когда мискантус, растущий в почве SL, подвергся серьезному влиянию летней засухи, которая привела к преждевременному надземному старению, потере листьев и торможению цветения. Таким образом, в среднем за три даты уборки урожай сухой биомассы в почве SL был на порядок ниже, чем в почве SiC (24,6 против 3,9 Мг/га). ⁻¹). [...] Результаты, полученные в наших экспериментах, подтвердили важность наличия воды для определения удовлетворительной урожайности мискантуса в средиземноморской среде. Фактически, плантации мискантуса на почвах, характеризующихся плохой водоудерживающей способностью (т.е. почва SL), серьезно пострадали после трех лет выращивания, при этом урожайность сухих урожаев составила менее 5 Мг/га. [...] Ронкучи и др. 2015 , стр. 1001, 1004. Стричевич и др. сделать аналогичный вывод, добавив в уравнение глубину корней: «Доступность воды для мискантуса в равной степени зависела от осадков и накопленной влаги в почве, так что урожайность обычно отражала глубину корней и характеристики почвы. Например, урожайность, зарегистрированная в Ралье, была ниже чем достигнутые в Земуне из-за ограниченного слоя почвы в первом случае [1,1 м] и неспособности мискантуса развивать более глубокие корни. Важность почвы и глубины корней для моделирования выращивания растений была очевидной. подтверждено другими исследователями (Raes et al., 2009)». Видеть Стричевич и др. 2015 , стр. 1205.
^ Стричевич и др. Однако выскажем противоположную точку зрения: «Каждый год мискантус увеличивал свою надземную биомассу и глубину корней [...]. В первые два года у мискантуса образовывались корневища, и рост корней был медленным. На третий год в почве было достаточно влаги. более плодородный поверхностный слой почвы, так что глубина корней оказалась меньше ожидаемой. Следующие 3 года были засушливыми, поэтому в поисках воды корни значительно увеличили свою глубину (до 2,3 м), что согласовывалось с данными, собранными в других экспериментах. (Нойкирхен и др., 1999; Riche & Christian, 2001)». См. Стричевич и др. 2015 , стр. 1207.
^ Орошение также может повысить урожайность, если его применять в засушливые вегетационные периоды (определяемые как количество осадков 150–300 мм). На почвах с хорошей водоудерживающей способностью потенциально можно избежать орошения, если количество осадков превышает 420 мм: «Мантинео и др. (2009) заявили, как орошение в первые 3 года после посадки повлияло на подземный рост и размер мискантуса, и те же авторы обнаружили, что хорошие надземные урожаи в четвертый и пятый годы (около 27 и 18 млн га ⁻¹), когда не было орошения. Эти результаты подтверждены Mann et al. (2013b), которые исследовали динамику корневой системы мискантуса в зависимости от богарных и орошаемых условий и отметили, что корни не развиваются на глубине менее 1,2 м в богарных условиях, хотя при дополнительном поливе во время укоренения мискантус смог развить корни на глубине 3 м. вниз. Таким образом, закономерности роста мискантуса на супесчаной почве (Эксперимент 1) подчеркивают важность подачи оросительной воды также в течение нескольких лет после основания. Однако в почвах, характеризующихся хорошей водоудерживающей способностью (Опыт 2), выяснилось, что поливная вода не оказала влияния на урожайность сельскохозяйственных культур. Предыдущие исследования, проведенные в Средиземноморье (центральная и южная Италия) по сравнению орошаемых и неорошаемых культур мискантуса, дали неоднозначные результаты. Фактически, на юге Италии двух- и трехлетние культуры реагировали на орошение только тогда, когда запас воды превышал 440 мм (Cosentino et al., 2007) или когда количество осадков в течение вегетационного периода было довольно ограниченным (около 400 мм) (Mantineo и др., 2009). Важность осадков для мискантуса, выращиваемого в Средиземноморье, была подтверждена Petrini et al. (1996), которые сравнили мискантус, выращиваемый на богарных и орошаемых землях в двух разных местах центральной Италии. У 2-летних посевов на участке с более высоким количеством осадков (>420 мм) различий в надземной урожайности не отмечено, а у орошаемого мискантуса на 58% выше на участке с меньшим количеством осадков (около 313 мм). Наконец, на нашем экспериментальном участке Ercoli et al. (1999), сравнивая влияние орошения и азотных удобрений на урожайность мискантуса, наблюдали увеличение примерно на 20% (+4,5 Мг/га). ⁻¹) на орошаемых и богарных участках, убранных осенью. Это согласуется с нашими результатами: когда количество осадков в течение вегетационного периода было довольно низким (~ 164 мм) и аналогично количеству, о котором сообщает Ercoli et al. (1999) (~173 мм), орошаемые участки увеличили сухой урожай примерно на 15% по сравнению с неорошаемыми участками. И наоборот, в 2012 году, когда количество осадков было намного больше (~ 400 мм), мискантус при ET0 и ET75 давал почти одинаковый урожай». Ронкучи и др. 2015 , стр. 1005–1006, .
^ Стричевич и др. сделать то же самое в отношении сельскохозяйственных культур в Сербии. Почва на этом участке обычно хорошо увлажняется в начале вегетационного периода из-за таяния снега. Если корни растут глубоко (2–3 м) и почва обладает хорошей водоудерживающей способностью, для получения хороших урожаев (20–25 т/га в год) достаточно 300–400 мм осадков за сезон. Стричевич и др. 2015 , стр. 1204–1205. (Однако в таблице 2 на стр. 1208 заявленные уровни осадков для урожаев 20–25 тонн еще ниже: 220, 220 и 217 мм. Неясно, почему авторы выбрали оценку 300–400 мм вместо 220 мм. .) Авторы отмечают, что если вообще нет ограничений по воде, то есть если посевы орошаются, то можно рассчитывать на удвоение урожайности. (42 тонны на гектар в год). Обратите внимание, что этот выход является результатом компьютерного моделирования, а не фактически измеренным выходом. Авторы использовали бесплатно доступное программное обеспечение ФАО для прогнозирования урожайности AquaCrop для расчета урожайности в оптимальных условиях: «Хотя мискантус обычно дает высокие урожаи даже при недостаточном водоснабжении, он очень хорошо реагирует на орошение, увеличивая выход биомассы на целых 100% (Козентино и др., 2007). В экологических условиях Сербии мискантус имел достаточно воды в течение первых трех лет исследований, но в течение коротких периодов времени он испытывал водный дефицит. четвертый, пятый и шестой годы. Чтобы проверить, генерировала ли модель реалистичные уровни биомассы, когда запас воды был неограниченным, использовался файл под названием «Генерация графика орошения» и была выбрана опция «Пополнять, когда 80% доступной воды истощается». Таким образом, если применяется орошение, необходимо ввести даты орошения и количество воды, чтобы они были учтены в водном балансе. В данном примере вместо ввода дат орошения и количества воды. модель определила, сколько вода была необходима и когда для достижения потенциальной урожайности. Те же входные данные с добавлением поливной воды позволили получить урожайность 42 млн га-1, что соответствует показателям, зарегистрированным в Греции и Италии при орошении и отсутствии ограничений, в аналогичных климатических условиях и с аналогичной плотностью посевов (Cosentino et al. , 2007; Даналатос и др., 2007)» (там же, стр. 1206–1207).
^ «Мискантус, выращенный на загрязненных почвах, может содержать более высокие концентрации TE в побегах [микроэлементы; металлы и металлоиды], но TF [коэффициент транслокации], который по большей части меньше 1, указывает на то, что передача TE от корня к побегу затруднена. сведено к минимуму (табл. 3). Сочетание этого признака с низким КБК [коэффициентом биоконцентрации] и более высокими концентрациями ТЭ в корнях, чем в побегах, свидетельствует о способности почвы удерживать ТЭ. многолетний рост и его способность стабилизировать TE и разлагать некоторые органические загрязнители, мискантус потенциально может ограничить перенос загрязняющих веществ в различные области окружающей среды за счет уменьшения (1) выщелачивания загрязняющих веществ из корневой зоны и загрязнения грунтовых вод, (2) стока загрязняющих веществ (водной эрозии) и загрязнение поверхностных вод, (3) выбросы пыли в атмосферу вследствие ветровой эрозии и сезонной обработки почвы, и (4) попадание загрязняющих веществ в АГ [надземные] части установки и, таким образом, перенос Таким образом, как непродовольственная культура, мискантус представляет собой потенциальный ресурс для фитоконтроля загрязненных территорий с возможностью фитостабилизации TE и/или деградации органических загрязнителей, что дает возможность снизить риски как для человека, так и для окружающей среды». Нсанганвимана и др. 2014 , с. 129.
^ «Сырьем для древесных гранул является древесная биомасса в соответствии с Таблицей 1 стандарта ISO 17225-1. Пеллеты обычно производятся в матрице, общее содержание влаги обычно составляет менее 10 % от их массы во влажном состоянии». ISO (Международная организация по стандартизации) 2014a .
^ «Сырьем для недревесных гранул может быть травянистая биомасса, фруктовая биомасса, водная биомасса или смеси и смеси биомассы. Эти смеси и смеси могут также включать древесную биомассу. Они обычно производятся в матрице с общим содержанием влаги обычно менее 15 % их массы». ISO (Международная организация по стандартизации) 2014b .
^ Данные о потерях при передаче данных Всемирного банка, получены от МЭА. Всемирный банк 2010 .
^ Кроме того, по оценкам Смила, мощность новых фотоэлектрических солнечных электростанций достигает 7–11 Вт/м. ² в солнечных регионах мира. Смил 2015 , с. 191.
^ «Запасы углерода в почве представляют собой баланс между скоростью разложения органического вещества почвы и ежегодным поступлением органического материала с растительностью, навозом или любым другим органическим веществом». МакКалмонт и др. 2017 , с. 496.
^ «SOC [органический углерод почвы], полученный в результате воздействия сельскохозяйственных культур, будет ниже в первые годы зарождения (Циммерманн и др., 2012), при этом потери от беспокойства местного углерода C3 будут опережать поступления C4 при посадке на пастбищах». МакКалмонт и др. 2017 , с. 496.
^ Аналогично, выбросы N2O (закиси азота) сильно различаются в зависимости от предыдущего землепользования, зрелости урожая и нормы внесения удобрений, однако «[...] выбросы после укоренения от многолетних культур в целом были намного ниже, чем выбросы от однолетних культур [...] мы пришли к выводу, что использование почв с низким содержанием углерода для выращивания многолетних биоэнергетических культур уменьшит потери углерода в почве в краткосрочной перспективе и будет способствовать связыванию углерода в почве в долгосрочной перспективе. может быть ценным инструментом в смягчении последствий изменения климата (Lal, 2003)». Уитакер и др. 2018 , стр. 152, 154.
^ Jump up to: ^а ^б «Любое нарушение почвы, например, вспашка и культивация, вероятно, приведет к кратковременным дыхательным потерям почвенного органического углерода, разлагаемого стимулированными популяциями почвенных микробов (Ченг, 2009; Кузяков, 2010). В этом году ежегодное нарушение под посевами пахотных культур повторяется. через год, что приводит к снижению уровня SOC. Многолетние сельскохозяйственные системы, такие как пастбища, имеют время возместить потери, вызванные нечастыми нарушениями, что может привести к более высокому равновесному содержанию углерода в почве. (Гельфанд и др., 2011; Зенон и др., 2013)». МакКалмонт и др. 2017 , с. 493.
^ Jump up to: ^а ^б «Обработка почвы разрушает почвенные агрегаты, которые, помимо других функций, как полагают, препятствуют поглощению и разложению почвенными бактериями, грибами и другими микробами ПОВ (Грэнди и Нефф, 2008). Агрегаты уменьшают доступ микробов к органическому веществу, ограничивая физический доступ к минерально-стабилизированному веществу. органических соединений, а также снижение доступности кислорода (Cotrufo et al. 2015; Lehmann and Kleber 2015). обработка почвы при преобразовании местных экосистем в сельское хозяйство, микробное потребление SOC и последующее дыхание CO2 резко возрастают, сокращая запасы углерода в почве (Грэнди и Робертсон, 2006; Гранди и Нефф, 2008)». МГЭИК 2019a , стр. 393.
^ «Пять вариантов обладают большим потенциалом смягчения последствий (>3 ГтCO2э/год) без негативного воздействия на другие проблемы (высокая степень достоверности). Это: повышение продуктивности продуктов питания; сокращение обезлесения и деградации лесов; увеличение содержания органического углерода в почве; борьба с пожарами; и сокращение послеуборочных потерь [...] Увеличение запасов углерода в почве удаляет CO2 из атмосферы и увеличивает водоудерживающую способность почвы, тем самым повышая устойчивость к изменению климата и повышая способность к адаптации [...]. Увеличение содержания органического вещества в почве является мерой по решению проблемы деградации земель (см. раздел 6.2.1), а восстановление деградированных земель помогает повысить устойчивость к изменению климата. Увеличение содержания углерода в почве является важным вариантом адаптации к изменению климата . деградации земель каждый год, а более 3,2 миллиарда человек во всем мире страдают от деградации земель (IPBES 2018), методы, направленные на увеличение органического углерода в почве, имеют большой потенциал для решения проблем адаптации (Таблица 6.23)». МГЭИК 2019d , стр. 591, 572, 591.
^ Дондини и др. 2009 , с. 422. Авторы не определяют количественно урожайность надземной сухой массы, вместо этого здесь используется медианная оценка МакКалмонта в 10–15 тонн для всей Великобритании (см. McCalmont et al. 2017 , стр. 497) вместе с Кале и др. оценили содержание углерода в мискантусе в 48% (см. Kahle et al. 2001 , таблица 3, стр. 176.
^ Милнер и др. 2016 , таблица 4, стр. 322, 323. Учитывая среднюю урожайность сухой массы в Великобритании 12,5 тонн с гектара (см. McCalmont et al. 2017 , стр. 497), вместе с оценкой содержания углерода в мискантусе Кале и др., равной 48%. (см. Kahle et al. 2001 , таблица 3, стр. 176.
^ Накадзима и др. 2018 , с. 1. В целом следует ожидать более низких норм чистого накопления для молодых плантаций из-за ускоренного распада углерода и, следовательно, выбросов CO2 во время посадки (см. Поступление/выход углерода в почве . Авторы указывают выход сухой массы 25,6 (± 0,2) тонны на гектар в год. Оценка содержания углерода 48% (см. Kahle et al. 2001 , таблица 3, стр. 176).
^ На участке Мискантус, созданном 16 лет назад, было 106 тонн подземного углерода на гектар. На контрольном участке 1 содержалась 91 тонна подземного углерода, на контрольном участке 2 — 92 тонны. Средняя разница с контрольными участками 15,5 тонн. Что касается надземного углерода, общее количество собранного сухого вещества с гектара на участке за 16 лет составило 114 тонн, или 7,13 тонны в год. Через 16 лет общее количество подземного углерода, полученного от мискантуса (C4), достигло 18 тонн, что эквивалентно 29% от общего количества углерода, поступившего от мискантуса за эти годы, в виде опавших листьев, корневищ и корней. Среднее количество углерода, полученного из мискантуса, в год составило 1,13 тонны. Хансен и др. 2004 , стр. 102–103.
^ «[...] кажется вероятным, что пахотные земли, преобразованные в мискантус, будут связывать почвенный углерод; из 14 сравнений 11 показали общее увеличение SOC по всей глубине выборки с предполагаемыми скоростями накопления в диапазоне от 0,42 до 3,8 мг C га. ⁻¹ тот ⁻¹. Только три сравнения пахотных земель показали более низкие запасы SOC под Мискантусом, и это предполагает незначительные потери между 0,1 и 0,26 Мг га. ⁻¹ тот ⁻¹МакКалмонт и др. 2017 , стр. 493.
^ «Корреляцию между возрастом плантаций и SOC можно увидеть на рис. 6, [...] линия тренда предполагает чистую скорость накопления 1,84 Мг C на га. ⁻¹ тот ⁻¹ с уровнями, аналогичными уровням пастбищ в равновесии». МакКалмонт и др. 2017 , стр. 496.
^ Учитывая среднюю пиковую урожайность в ЕС 22 тонны сухого вещества с гектара в год (приблизительно 15 тонн во время весеннего сбора урожая). См. Андерсон и др. 2014 , с. 79). 15 тонн также прямо указываются как средний весенний урожай в Германии, см. Felten & Emmerling 2012 , стр. 662. Содержание углерода 48%; см . Кале и др. 2001 г. , таблица 3, стр. 176.
^ «Вариация скорости изменения общего ПОВ в первые 5 лет после посадки мискантуса была очень высокой и колебалась от -4 до 7 мг С га-1 год-1 (рис. 4б). Аналогичный результат был достигнут и в других местах в течение первых 2–3 лет после посадки мискантуса: от -6,9 до 7,7 мг C га-1 год-1 (Zimmerman et al., 2011). Вариация годового изменения ПОВ уменьшалась со временем и через 15 лет была незначительной (рис. 4б)». Занг и др. 2017 , с. 267.
^ «[...] [M]iscanthus имел химические свойства, отличные от свойств обычных древесных гранул, и требует особых технологий котлов, чтобы справиться с альтернативным характером горения [...]. Существуют различные производители и поставщики котлов, которые утверждают, что они будут с радостью используют мискантус в своих котлах и сохранят гарантию на его использование. Однако не каждый поставщик котлов с радостью использует мискантус. Всегда, если котел может использовать мискантус, он также может работать с менее проблемными видами топлива, такими как древесина, но не с другими видами топлива. в обход». Каслин, Финнан и Иссон, 2010 , стр. 31, 32.
^ «Затраты на производство биомассы мискантуса в настоящее время слишком высоки, чтобы коммерчески конкурировать с ископаемым топливом на энергетической основе. Высокие затраты на производство биомассы мискантуса являются результатом недостаточного развития технологий сельскохозяйственного производства, что сопровождается дополнительными затратами на сельскохозяйственные ресурсы, землю и рабочую силу для биомасса с относительно низкой стоимостью. Хотя они амортизируются в течение периода производства 10–25 лет, первоначальные затраты на выращивание мискантуса все еще сравнительно высоки. Это связано с тем, что он является единственным коммерчески доступным. генотип Miscanthus × giganteus представляет собой триплоидный гибрид, который не дает жизнеспособных семян. Следовательно, необходимо проводить дорогостоящее размножение с помощью корневища или in vitro (Xue et al., 2015) также является новым явлением для фермеров, и у них нет соответствующих знаний. ни технического оборудования для его выращивания. Таким образом, неэффективная технология производства в настоящее время ограничивает его широкое использование в качестве культуры биомассы. Для мискантуса не существует стабильных рынков. биомасса и соответствующие приложения имеют низкую ценность. Фермеры не решаются выращивать мискантус, поскольку это предполагает использование их полей для долгосрочного производства биомассы. Они будут готовы сделать это только тогда, когда рынки биомассы станут стабильными или будут доступны долгосрочные контракты (Wilson et al., 2014). Лигноцеллюлозная биомасса многолетних культур в основном используется в качестве твердого топлива для производства тепла и электроэнергии – сравнительно недорогое использование, его рентабельность в конечном итоге определяется ценой на ископаемое топливо. В Европе субсидии, как правило, необходимы для того, чтобы биоэнергетическая продукция могла конкурировать на розничных энергетических рынках – за заметным исключением лесной древесины и побочных продуктов лесного хозяйства, которые не могут быть использованы для производства древесных материалов. Следовательно, необходимы также более дорогостоящие применения биомассы мискантуса, чтобы обеспечить привлекательные рыночные возможности. Сортов мискантуса, адаптированных к различным характеристикам участка и вариантам использования биомассы, не существует. В Европе Miscanthus × giganteus — единственный коммерчески доступный генотип. Основными препятствиями на пути выведения сортов мискантуса являются высокие затраты и длительные периоды селекции, необходимые, поскольку большинство параметров, связанных с урожайностью и качеством, не поддаются количественной оценке до тех пор, пока не пройдет 2–3-летняя фаза выведения». Левандовски и др. 2016 , с. 2.
^ «Мискантус можно собрать, срезав косилкой-плющилкой и упаковав в большие тюки Heston или круглые тюки, а затем вырубив из тюков. Его также можно измельчить кукурузной жаткой Kemper во время уборки урожая. Однако проблема с этим типом сбора урожая У урожая низкая насыпная плотность около 50–130 кг/м3. Урожай очень громоздкий и при сборе урожая занимает много места. Кроме того, хранение щепы может быть проблематичным. если стружка слишком мелкая или слишком влажная, может произойти нагрев. Другая потенциальная проблема с мискантусом связана с его рыхлой структурой в форме стружки, которая потенциально может застревать или блокироваться при подаче в зону сгорания котла. Однако подходящая подача шнеком. [...] При транспортировке мискантуса в измельченном виде его можно перевозить партиями объемом 96 м3. Большинство операторов сообщают о минимальной загрузке 11,5 тонн на загрузку при влажности 20%, что указывает на насыпную плотность около. 120 кг/м3, что соответствует 1,60 евро за ГДж поставленной энергии». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , стр. 31, 33.
^ «Большие прямоугольные и круглые пресс-подборщики способны производить тюки с плотностью сухого вещества от 120 до 160 кг/м3 и весом от 250 до 600 кг». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , с. 22. Кроме того, Хьюсман 2001 , с. 2098 указывает 250 кг/м3 для пресс-подборщиков высокой плотности.
^ «Брикетирование снижает потребление электроэнергии при уплотнении почти на 50% по сравнению с гранулированием (Личное сообщение, Вольфганг Штелте). В этом случае преимущество в потреблении энергии цепочкой торрефикации по сравнению с цепочкой WWP почти удваивается до 10,3%. Выбросы парниковых газов Преимущество соответственно увеличивается до 33% сокращения использования торрефицированных древесных брикетов (TWB) по сравнению с WWP, как это видно на рисунке 9». Wild & Visser 2018 , стр. 16–17.
^ Влажность высушенной биомассы составляет 1–5%. Причиной того, что в выжженной массе все еще остается влага, несмотря на ее гидрофобные свойства, являются небольшие трещины или трещины в окатышах или брикетах, которые позволяют влаге проникать. Дикий 2015 , стр. 72, 74.
^ «Стабильность пламени может еще больше усугубляться из-за различий в размерах частиц, поскольку частицы большого размера могут действовать как теплоотводы, увеличивая время резонанса частиц перед воспламенением и влияя на баланс теплопотерь и тепловыделения. Для стабильного пламени в распыленном При работе с углем обычно требуется измельчение топлива до 70% до размера менее 75 мкм. [Необходимо уменьшить не менее 70% общего количества частиц до размера менее 75 мкм.] Легкость измельчения топлива на 70% ниже 75 мкм описывается с помощью индекса измельчаемости Хардгроува (HGI). По шкале HGI угли обычно находятся между 30 (повышенная устойчивость к измельчению) и 100 (более легкое измельчение). необработанный мискантус и обработанные биоугли приведены в таблице 3. необработанный мискантус имеет нулевой индекс HGI, что, по сути, подразумевает в условиях испытаний ни одно топливо не достигнет желаемого размера 75 мкм и, таким образом, при условии совместного измельчения либо потребуется больше энергии для измельчения для достижения размера 75 мкм, либо частицы измельченного топлива будут иметь диаметр более 75 мкм. " Смит и др. 2018 , с. 551.
^ См. Бриджман и др. 2010 , с. 3916. Кроме того, Smith et al. измерил HGI, равный 150, для мискантуса, предварительно обработанного гидротермальной карбонизацией, иногда называемой «мокрым» обжигом: «HGI, равный 150 (см. Таблицу 3), для образцов, обработанных при 250 °C, также означает, что топливо легко измельчается и должно Ограничить проблемы со стабильностью пламени, возникающие из-за частиц большего диаметра, встречающихся в необработанной биомассе». Смит и др. 2018 , с. 554.
^ «В среднем угли, используемые на электростанциях Великобритании, имеют HGI около 40–60; уголь Ла-Лома, протестированный в этой работе, попадает в этот диапазон с HGI 46». Уильямс и др. 2015 , с. 382.
^ «Неорганические вещества могут представлять особую проблему для мискантуса во время сгорания, поскольку большое количество щелочных и щелочных металлов, особенно калия и натрия, а также серы и хлора влияют на химический состав золы и влияют на поведение топлива с точки зрения его склонности к коррозии оборудования и вызывают шлакование, засорение и агломерацию слоя в некоторых печах [...] Засорение — это явление, возникающее, когда калий и натрий в сочетании с хлором частично испаряются под воздействием лучистого тепла. и образуют хлориды щелочных металлов, которые конденсируются на более холодных поверхностях, таких как теплообменники. Эти отложения не только снижают эффективность теплообменника, они также играют важную роль в коррозии, поскольку эти отложения могут вступать в реакцию с серой в дымовых газах с образованием сульфатов щелочных металлов с выделением хлора. .Этот хлор оказывает каталитическое действие, которое приводит к активному окислению и коррозии материала печи». Смит и др. 2018 , стр. 554, 556.
^ «При сгорании мискантуса неорганические компоненты остаются в виде золы. Типичное общее содержание золы в мискантусе находится в диапазоне от 2,0% до 3,5%. В системах сжигания с колосниковыми решетками более крупная зола выбрасывается в виде золы, а остаточная зола выбрасывается в виде золы. более мелкая фракция золы покидает зону сгорания вместе с отходящими газами в виде летучей золы из-за низкой температуры плавления золы, которая сильно коррелирует с содержанием калия и хлоридов в золе. золы, температура горения поддерживается как можно более низкой». Lanzerstorfer 2019 , стр. 1–2.
^ «Шлакование - это явление, возникающее в результате плавления золы, когда отложения золы подвергаются воздействию лучистого тепла, например, пламени в печи. Поскольку большинство печей предназначены для удаления золы в виде порошкообразного остатка, высокая температура плавления золы часто является проблемой. В противном случае он имеет более высокую склонность к плавлению в твердый стекловидный шлак, известный как клинкер, который может быть трудно удалить из печи [...] AFT - это качественный метод оценки склонности. топлива в шлак и работает путем нагрева образца золы и анализа переходов в химическом составе золы. Ключевые переходы включают (i) усадку, которая преимущественно представляет собой разложение карбонатов в полукоксах, полученных гидротермальным путем, (ii) температуру деформации, по существу представляющую собой температуру. точка начала, в которой порошкообразная зола начинает агломерироваться и прилипать к поверхностям, (iii) полусфера, в результате чего зола агломерируется и становится липкой, и (v) поток, в результате которого зола плавится. Для большинства электростанций шлакование становится проблематичным из-за деформации и температуры полусферы». Смит и др. 2018 , с. 554.
^ «Чтобы мискантус наилучшим образом соответствовал требованиям к качеству сгорания, его обычно собирают поздней зимой или ранней весной в Великобритании, после чего урожай полностью увядает, а питательные вещества ремобилизуются в корневище. [...] Более того, хотя образцы мискантуса, собранные поздно, имеют улучшенное качество топлива, с более низким содержанием азота, хлора, золы и щелочных металлов; результаты, представленные Бакстером и др., [2] указывают на шлакование, загрязнение и коррозию. по-прежнему наиболее вероятно для большинства сельскохозяйственных культур. Таким образом, сокращение количества питательных веществ, вызванное перезимовкой, все еще недостаточно, чтобы привести к безопасному горению [...]». Смит и др. 2018 , с. 546.
^ Салех 2013 , с. 100. Салех также обнаружил снижение потребления соломы примерно на 65%. Аналогично, Рен и др. обнаружили, что «[...] 59,1% масс., 60,7% масс. и 77,4% масс. хлора, содержащегося в оливковых остатках, бардовой барде и кукурузной соломе , соответственно, высвободилось во время высушивания». Рен и др. 2017 , с. 40.
^ Йохансен и др. обнаружили, что «[...] Cl [хлор] является основным фактором, способствующим высвобождению K [калия] посредством сублимации [прямого выделения газа] KCl [хлорида калия] [...]». Хлорид калия является «[...] доминирующей разновидностью Cl, обнаруженной в биомассе, [...]» и остается стабильным в твердой фазе до тех пор, пока температура не достигнет 700–800 ° C. Обратите внимание, что небольшое количество (5–10 %) высвобождения калия наблюдалось при температуре ниже 700 °C. В пороговой точке «[...] высокотемпературное выделение K [калия] в форме KCl [хлорида калия] эквивалентно доступному количеству общего Cl [хлора] в топливном сырье». Другими словами, «[...] выделение K [калия], по-видимому, ограничено количеством доступного Cl [хлора]». Таким образом, именно связь с хлором позволяет калию перейти в газообразное состояние и загрязнить внутреннюю часть оборудования для сжигания; выделение калия «[...] прекратится, когда топливо, подвергающееся пиролизу или сгоранию, достигнет состояния полного дехлорирования». В этот момент калий вместо этого сплавится с силикатами и алюмиосиликатами примерно при 800 ° C и останется в золе. Йохансен и др. 2011 , стр. 4961, 4962, 4968.
^ «Недавние исследования Резы и др. и Смита и др. сообщили о судьбе неорганических веществ и гетероатомов во время HTC [гидротермальной карбонизации] мискантуса и указывают на значительное удаление щелочных металлов, калия и натрия, а также хлора. [. ..] Анализ поведения плавления золы, проведенный Смитом и др., показал значительное снижение склонности полученного топлива к шлакованию, а также риск загрязнения и коррозии в совокупности [...] Следовательно, HTC предлагает потенциал для этого. превратить мискантус из недорогого топлива в высококачественное топливо с высокой теплотворной способностью, улучшенными эксплуатационными характеристиками и благоприятным химическим составом золы [...] HTC при 250 °C может решить проблемы шлакования и повысить температуру деформации золы с 1040°С. От °C до 1320 °C для мискантуса раннего сбора. Химический состав также предполагает снижение склонности к загрязнению и коррозии для обоих видов топлива, обработанных при температуре 250 °C». Смит и др. 2018 , стр. 547, 556.
^ «Экологические затраты и выгоды от биоэнергетики были предметом серьезных дискуссий, особенно в отношении биотоплива первого поколения, произведенного из продуктов питания (например, зерна и семян масличных культур). Исследования показали, что экономия выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла варьируется от сокращения на 86% до снижения Увеличение выбросов парниковых газов на 93% по сравнению с ископаемым топливом (Searchinger et al., 2008; Davis et al., 2009; Liska et al., 2009; Whitaker et al., 2009; Whitaker et al., 2009; al., 2010). Кроме того, высказывались опасения, что выбросы N2O при выращивании сырья для производства биотоплива могли быть недооценены (Crutzen et al., 2008; Smith & Searchinger, 2012) и что расширение выращивания сырья на сельскохозяйственных землях может вытеснить продукты питания. производство на землях с высокими запасами углерода или высокой природоохранной ценностью (т. е. iLUC), создавая углеродный долг, на погашение которого могут уйти десятилетия (Fargione et al., 2008 Другие исследования показали, что прямые выбросы азота из ежегодного сельскохозяйственного сырья можно уменьшить за счет оптимизации методов управления (Davis et al., 2013) или что сроки окупаемости менее значительны, чем предполагалось (Mello et al., 2014). Однако по-прежнему существуют серьезные опасения по поводу последствий iLUC, несмотря на разработку политики, направленной на снижение риска возникновения iLUC (Ahlgren & Di Lucia, 2014; Del Grosso et al., 2014)». Уитакер и др. 2018 , с. 151.
^ «Воздействие выращивания культур, используемых в качестве сырья для биоэнергетики и биотоплива, вызывает особую озабоченность, при этом некоторые предполагают, что баланс парниковых газов (ПГ) пищевых культур, используемых для производства этанола и биодизеля, может быть не лучше и не хуже, чем у ископаемого топлива (Фарджионе и др., 2008; Searchinger et al., 2008). Это спорно, поскольку распределение выбросов парниковых газов на управление и использование сопутствующих продуктов может оказать большое влияние на общее количество углерода. воздействие получаемых биоэнергетических продуктов (Whitaker et al., 2010; Davis et al., 2013). Потенциальные последствия изменения землепользования (ИЗЗ) для биоэнергетики на балансе парниковых газов через вытеснение продовольственных культур или «косвенное» изменение землепользования (ИКЗ). также являются важным фактором (Searchinger et al., 2008)». Милнер и др. 2016 , стр. 317–318.
^ «Хотя первоначальная предпосылка в отношении биоэнергетики заключалась в том, что углерод, недавно уловленный из атмосферы растениями, приведет к немедленному сокращению выбросов парниковых газов в результате использования ископаемого топлива, реальность оказалась менее однозначной. Исследования показали, что выбросы парниковых газов в результате производства энергетических культур и землепользования изменение может перевесить любое сокращение выбросов CO2 (Searchinger et al., 2008; Lange, 2011), производство закиси азота (N2O), обладающее мощным потенциалом глобального потепления. (ПГП), может быть важным фактором в компенсации увеличения выбросов CO2 (Crutzen et al., 2008), а также возможного подкисления и эвтрофикации окружающей среды (Kim & Dale, 2005). большинство исследований, критикующих производство биоэнергии, касаются биотоплива, производимого из однолетних продовольственных культур с высокой стоимостью удобрений, иногда с использованием земель, очищенных от естественных экосистем, или в прямой конкуренции с производством продуктов питания. (Найк и др., 2010) Многолетние энергетические культуры, выращиваемые на существующих сельскохозяйственных землях более низкого качества, предлагают устойчивую альтернативу со значительной экономией выбросов парниковых газов и секвестрации углерода в почве при условии надлежащего управления (Crutzen et al., 2008 г.; Гастингс и др., 2008, 2012; Керубини и др., 2009; Дондини и др., 2009a; Дон и др., 2012; Затта и др., 2014; Рихтер и др., 2015).» МакКалмонт и др. 2017 , с. 490.
^ «Значительное сокращение выбросов парниковых газов было продемонстрировано во многих исследованиях LCA в различных биоэнергетических технологиях и масштабах (Thornley et al., 2009, 2015). Наиболее значительные сокращения были отмечены для случаев теплоэнергетики. Однако некоторые другие исследования (особенно по транспортному топливу) показали обратное, а именно, что биоэнергетические системы могут увеличивать выбросы парниковых газов (Smith & Searchinger, 2012) или не способны их снизить. добиваться все более жестких пороговых значений сокращения выбросов парниковых газов. Ряд факторов обуславливает такую изменчивость расчетных показателей экономии, но мы знаем, что там, где не достигаются значительные сокращения или сообщается о широкой изменчивости, часто возникает связанная с этим неопределенность данных или различия в применяемой методологии LCA (Rowe et al.). ., 2011). Например, было показано, что неопределенность данных об изменении запасов углерода в почве в результате LUC существенно влияет на интенсивность выбросов ПГ при производстве биотоплива (рис. 3), в то время как краткосрочное радиационное воздействие черного Частицы углерода от сжигания биомассы и биотоплива также представляют значительную неопределенность данных (Бонд и др., 2013)». Уитакер и др. 2018 , стр. 156–157.
^ См. Whitaker et al. 2018 , с. 156. Расчеты см. в приложении С1.
^ См. Emmerling & Pude 2017 , стр. 275–276. Эммерлинг и Пуде перефразируют Felten et al. 2013. Информацию о урожайности, секвестрации углерода и расчетах выбросов парниковых газов см. Felten et al. 2013 , стр. 160, 166, 168.
^ «Хотя эти значения представляют собой крайние значения, они демонстрируют, что выбор места для выращивания биоэнергетических культур может иметь решающее значение для значительной экономии или потерь парниковых газов [парниковых газов], смещая выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла выше или ниже установленных пороговых значений. Снижение неопределенности в ∆C Поэтому [увеличение или уменьшение выбросов углерода] после LUC [изменения в землепользовании] более важно, чем уточнение оценок выбросов N2O [закиси азота] (Berhongaray et al., 2017). Знания о первоначальных запасах углерода в почве могут улучшить экономию парниковых газов, достигаемую за счет целевого выращивания многолетних биоэнергетических культур на почвах с низким содержанием углерода (см. раздел 2 [...]). кажется слишком упрощенным, но существует возможность улучшить прогнозы потенциала секвестрации углерода в почве, используя информацию о начальном запасе углерода в почве как более сильный предиктор ∆C [изменения количества углерода], чем предыдущее землепользование». Уитакер и др. 2018 год , стр. 156, 160.
^ «Рис. 3 подтвердил либо отсутствие изменений, либо прирост SOC [органического углерода в почве] (положительный) за счет посадки мискантуса на пахотных землях в Англии и Уэльсе и только потерю SOC (отрицательный) в некоторых частях Шотландии. Общий годовой SOC изменение по территории ГБ при переходе от пахотных земель к мискантусу, если бы все незакрепленные земли были засажены, составило бы 3,3 Тг C в год. ⁻¹ [3,3 миллиона тонн углерода в год]. Средние изменения SOC для различных видов землепользования были положительными, если исключить гистосоли, при этом улучшенные луга давали самый высокий уровень содержания Mg C на га. ⁻¹ тот ⁻¹ [тонн углерода на гектар в год] — 1,49, за ними следуют пахотные земли — 1,28 и леса — 1. Разделение этого изменения SOC по первоначальному землепользованию (рис. 4) показывает, что существуют большие регионы улучшенных пастбищ, которые, если их засеять биоэнергией, сельскохозяйственных культур, по прогнозам, приведет к увеличению SOC. Аналогичный результат был получен при рассмотрении перехода от пашни; однако для центрально-восточной Англии прогнозировалось нейтральное влияние на SOC. Однако в Шотландии, по прогнозам, произойдет сокращение всех видов землепользования, особенно лесных массивов, главным образом из-за более высокого SOC и более низкой урожайности мискантуса и, следовательно, меньших затрат». Милнер и др. 2016 , стр. 123.
^ «Подводя итог, мы количественно оценили влияние LUC [изменения в землепользовании] на биоэнергетические культуры на баланс SOC и ПГ. Это определило, что LUC от пахотных земель в целом приводит к увеличению SOC, а LUC от лесов будет связан с сокращением SOC и повышенные выбросы парниковых газов очень изменчивы и неопределенны в своей реакции на LUC на биоэнергетику, и, учитывая их широкое распространение в ландшафте умеренного пояса, они остаются причиной для беспокойства и одной из причин. основные области, на которых следует сосредоточить будущие исследовательские усилия». Харрис, Спейк и Тейлор, 2015 , с. 37 (см. также стр. 33 относительно вариантов SOC). Однако авторы отмечают, что «[t] среднее время с момента перехода во всех исследованиях составляло 5,5 лет (Xmax 16, Xmin 1) для SOC» и что «[...] большинство исследований рассматривали SOC на расстоянии 0–30 см. только профиль [...]». Харрис, Спейк и Тейлор, 2015 , стр. 29–30. Следует ожидать низких темпов накопления углерода для молодых насаждений из-за ускоренного распада углерода во время посадки (из-за аэрации почвы) и относительно низкого среднего поступления углерода в почву на этапе укоренения (2–3 года). Кроме того, поскольку специализированные энергетические культуры, такие как мискантус, производят значительно больше биомассы в год, чем обычные луга, и примерно 25% содержания углерода в этой биомассе каждый год успешно добавляется к запасам углерода в почве (см. Чистое годовое накопление углерода ), кажется разумным ожидать, что со временем содержание органического углерода в почве увеличится также и на переоборудованных лугах. Авторы указывают, что фаза накопления углерода для многолетних растений на переоборудованных лугах длится 30–50 лет, см. Harris, Spake & Taylor 2015 , p. 31.
^ «После столетий сжигания древесины для получения энергии или переработки фуража в лошадиную силу, первым поколением биоэнергетического сырья стали продовольственные культуры, такие как кукуруза, масличный рапс, сахарный тростник и масличная пальма, которые использовались для производства биоэтанола и биодизельного топлива. Это потребовало высокие затраты удобрений и энергии, что увеличило их углеродный след (St. Clair et al., 2008). Кроме того, стоимость углерода при переработке сырья продовольственных культур в биоэтанол или биодизельное топливо. был значительным с низким соотношением произведенной энергии к затратам энергии, высокой стоимостью выбросов парниковых газов и низкой производительностью в пересчете на ГДж энергии на гектар земли (Hastings et al., 2012). Еще одним недостатком использования продовольственных культур для производства энергии является давление, оказываемое на баланс спроса и предложения на это сырье, что может повлиять на стоимость продуктов питания (Валентайн и др., 2011) и увеличение косвенных изменений в землепользовании (ILUC) для увеличения пахотных земель. посевных площадей (Searchinger et al., 2008), что, как следствие, увеличивает их воздействие на окружающую среду. Биоэнергетическая культура второго поколения Мискантус почти всегда оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем однолетнее биоэнергетическое растение первого поколения (Heaton et al., 2004, 2008; Clifton-Brown et al., 2008; Gelfand et al., 2013; McCalmont et al., 2015а; Милнер и др., 2015). Это связано с его многолетним характером, эффективностью рециркуляции питательных веществ и необходимостью меньшего внесения химикатов и обработки почвы в течение 20-летнего жизненного цикла, чем однолетние культуры (St. Clair et al., 2008; Hastings et al., 2012). Мискантус можно выращивать на сельскохозяйственных землях, которые экономически неэффективны для производства продовольственных культур (Clifton-Brown et al., 2015)». Гастингс и др. 2017 , с. 2.
^ «Систематический обзор и метаанализ были использованы для оценки текущего состояния знаний и количественной оценки воздействия изменения землепользования (LUC) на второе поколение (2G), непищевых биоэнергетических культур на органический углерод почвы (SOC) и парниковый эффект. выбросы газа (ПГ), имеющие отношение к сельскому хозяйству умеренной зоны. По результатам анализа 138 оригинальных исследований, переход от пахотных земель к порослям с коротким севооборотом (SRC, тополь или ива) или многолетним травам (в основном). Мискантус или просо) привело к увеличению SOC (+5,0 ± 7,8% и +25,7 ± 6,7% соответственно)». Харрис, Спейк и Тейлор, 2015 , с. 27.
^ «Наша работа показывает, что посадка урожая, урожайность и метод сбора влияют на стоимость твердого топлива мискантуса, которая при сборе в тюках составляет 0,4 г эквивалента CO2 C МДж. ⁻¹ для создания корневища и 0,74 г экв. CO2. С МДж ⁻¹ для создания семенной пробки. Если собранную биомассу измельчить и гранулировать, то выбросы возрастут до 1,2 и 1,6 г экв. CO2. С МДж ⁻¹, соответственно. Энергетические потребности для сбора урожая и измельчения, полученные в этом исследовании, которые использовались для оценки выбросов парниковых газов, соответствуют выводам Михана и др. (2013). Эти оценки выбросов парниковых газов для топлива из мискантуса подтверждают результаты других исследований по оценке жизненного цикла (LCA) (например, Styles and Jones, 2008) и пространственных оценок экономии парниковых газов при использовании топлива из мискантуса (Hastings et al., 2009). Они также подтверждают, что мискантус имеет сравнительно небольшой выброс парниковых газов из-за его многолетнего характера, эффективности переработки питательных веществ и необходимости меньшего количества химических веществ и обработки почвы в течение его 20-летнего жизненного цикла, чем однолетние культуры (Heaton et al., 2004, 2008; Клифтон-Браун и др., 2008 г.; Гельфанд и др., 2013 г.; Милнер и др., 2015). В этом анализе мы не учитывали поток парниковых газов почвой, которая, как было показано МакКалмонтом и др., связывает в среднем в Соединенном Королевстве 0,5 г углерода на МДж топлива, полученного из мискантуса. (2015а). Изменения SOC в результате выращивания мискантуса зависят от предыдущего землепользования и связанного с ним начального SOC. Если избегать использования почв с высоким содержанием углерода, таких как торфяники, постоянные луга и спелые леса, а для мискантуса использовать только пахотные и севооборотные луга с минеральной почвой, то среднее увеличение SOC для первого 20-летнего севооборота в Соединенном Королевстве составит ~ 1. –1,4 Мг C га ⁻¹ и ⁻¹ (Милнер и др., 2015). Несмотря на игнорирование этого дополнительного преимущества, эти оценки затрат на выбросы парниковых газов очень выгодно отличаются от угля (33 г эквивалента CO2 C МДж). ⁻¹), газ Северного моря (16), сжиженный природный газ (22) и древесная щепа, импортируемая из США (4). Кроме того, хотя себестоимость производства Мискантуса C. составляет всего лишь <1/16 стоимости выбросов парниковых газов от природного газа в качестве топлива (16–22 г эквивалента CO2 C MJ-1), это в основном связано с углеродом, содержащимся в оборудовании. , химикаты и ископаемое топливо, используемые в его производстве. По мере того, как экономика отходит от зависимости от этих ископаемых видов топлива для регулирования температуры (тепло для контроля температуры в теплицах или охлаждение для хранения корневищ) или транспорта, затраты на выбросы парниковых газов начинают уменьшаться за счет производства биоэнергии. Следует отметить, что оценки в этой статье не учитывают ни возможность секвестрации C. в почве, ни какое-либо воздействие или ILUC (Hastings et al., 2009)». Hastings et al. 2017 , стр. 12–13.
^ «У многолетнего мискантуса соотношение выходной/затратной энергии в 10 раз выше (47,3 ± 2,2), чем у однолетних культур, используемых для получения энергии (от 4,7 ± 0,2 до 5,5 ± 0,2), а общая стоимость углерода при производстве энергии (1,12 г CO2-C экв. МД ⁻¹) в 20–30 раз ниже, чем у ископаемого топлива». McCalmont et al. 2017 , стр. 489.
^ «Результаты на рис. 3c показывают, что большая часть земель в Великобритании может производить биомассу мискантуса с углеродным индексом, который значительно ниже (1,12 г эквивалента CO2-C на МДж энергии в печи), чем уголь (33), нефть (22), СПГ (21), российский газ (20) и газ Северного моря (16) (Бонд и др., 2014), что обеспечивает большую потенциальную экономию выбросов парниковых газов по сравнению с сопоставимыми видами топлива даже после учета из-за различий в их удельном энергетическом содержании. Felten et al. (2013) обнаружили, что производство энергии из мискантуса (от размножения до окончательного преобразования) обеспечивает гораздо более высокую потенциальную экономию выбросов парниковых газов на единицу площади по сравнению с другими биоэнергетическими системами. бытовое отопление) сэкономлено 22,3 ± 0,13 Мг [тонн] CO2-экв/га ⁻¹ тот ⁻¹ [эквивалент CO2 на гектар в год] по сравнению с рапсом (биодизельное топливо) — 3,2 ± 0,38 и кукурузой (биомасса, электричество и тепло) — 6,3 ± 0,56». McCalmont et al. 2017 , стр. 500.
^ «Наивысшая урожайность биомассы, а также самый высокий потенциал экономии парниковых газов и ископаемой энергии (до 30,6 т CO2-экв/га*год и 429 ГДж/га*год соответственно) могут быть достигнуты на немаргинальных участках в Центральной Европе. . На маргинальных участках, ограниченных холодом (Москва/Россия) или засухой (Адана/Турция) экономия до 19,2 т CO2-экв/га*год и Можно достичь 273 ГДж/га*год (Москва), 24,0 т CO2-экв/га*год и 338 ГДж/га*год (Адана) Экономия парниковых газов и ископаемой энергии является самой высокой там, где биомасса мискантуса используется в качестве строительного материала (наш). В анализе использован пример изоляционного материала). Высокий потенциал экономии энергии, связанной с выбросами парниковых газов и ископаемого топлива, также был обнаружен при отоплении жилых помещений из-за короткого расстояния транспортировки. выгоден с точки зрения минимизации выбросов парниковых газов и потребления энергии там, где биомасса транспортируется на большие расстояния, например, для производства тепла и электроэнергии на ТЭЦ. более высокая плотность. Самый низкий потенциал экономии выбросов парниковых газов и ископаемого топлива был обнаружен при производстве электроэнергии с использованием биогаза, за которым следует биоэтанол. Однако на этот результат сильно влияют предположения о том, что (а) используется только 50% доступного тепла и (б) расстояние транспортировки от поля до биогазовой установки относительно велико (15 км). Биогазовая цепь со 100% использованием тепла и меньшими расстояниями транспортировки будет работать лучше. Можно сделать вывод, что для производства электроэнергии из биомассы мискантуса наиболее выгодным способом является сжигание для базовой нагрузки и биогаз для покрытия пиковых нагрузок». Левандовски и др. 2016 , стр. 19–20.
^ «Оценка затрат и жизненного цикла семи цепочек создания стоимости на основе мискантуса, включая мелкое и крупномасштабное производство тепла и электроэнергии, этанола, биогаза и изоляционных материалов, выявила потенциал экономии выбросов парниковых газов и использования ископаемого топлива. до 30,6 т CO2экв C га ⁻¹ и ⁻¹ и 429 ГДж га ⁻¹ и ⁻¹, соответственно. Расстояние транспортировки было признано важным фактором затрат. Отрицательные затраты на снижение выбросов углерода в размере -78 евро т-1 CO2-экв. C были зафиксированы для местного использования биомассы. Результаты OPTIMISC демонстрируют потенциал мискантуса как культуры для маргинальных участков и предоставляют информацию и технологии для коммерческого внедрения цепочек создания стоимости на основе мискантуса. [...] Общее расстояние транспортировки биомассы предполагалось равным 400 км, когда тюки транспортировались на завод по производству биоэтанола или на завод по производству изоляционного материала, а также в цепочке создания стоимости «тюки для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)». В цепочках создания стоимости «ТЭЦ-пеллеты» и «Теплопеллеты» тюки транспортировались на расстояние 100 км до завода по производству пеллет, а оттуда пеллеты транспортировались на расстояние 400 км до электростанций. Среднее расстояние от фермы до поля было принято равным 2 км. Это расстояние транспортировки также предполагается для цепочки создания стоимости «тепловая щепа», в которой предполагалось использование щепы в качестве топлива из биомассы на ферме-производителе. Из-за более высоких требований к биогазовой установке предполагалось, что среднее расстояние транспортировки от поля к заводу составит 15 км». Левандовски и др. 2016 , стр. 2, 7.
^ «Мы определим количество земли, которое можно было бы использовать в Великобритании для производства многолетних энергетических культур и для лесного хозяйства с коротким оборотом (SRF). Существующие схемы поддержки биомассы (Обязательства по возобновляемым источникам энергии, Контракты на разницу, RHI и RTFO) уже поддерживают использование многолетних энергетических культур, таких как поросль с коротким севооборотом и мискантус, выращиваемых специально для биоэнергетических целей и в качестве сырья. Однако лишь небольшая площадь земли (~ 10 000 га) в настоящее время в Великобритании выращивается вместе с многолетними энергетическими культурами, и они в основном используются для производства тепла и электроэнергии. В настоящее время многолетние энергетические культуры практически не используются для производства низкоуглеродного топлива, поддерживаемого в рамках RTFO, из-за отсутствия коммерческих технологий. масштабировать перерабатывающие мощности для экономичного преобразования этих ресурсов в топливо [...] В шестом отчете CCC по углеродному бюджету подчеркивается значительный потенциал многолетних энергетических культур и SRF для внесения вклада в достижение наших целей углеродного бюджета за счет увеличения запасов углерода в почве и биомассе, а также. доставка другие выгоды экосистемы. В рамках своего сбалансированного пути CCC предполагает, что до 708 000 гектаров земли можно было бы отвести под производство энергетических культур, что привело к повышенному интересу к роли многолетних энергетических культур и SRF в качестве сырья для биомассы, позволяющего сократить выбросы парниковых газов при землепользовании. и энергетическом секторах. Программа нулевого уровня землепользования Defra, которая в настоящее время формирует пространственное понимание компромиссов в области землепользования в ряде областей политики, поможет определить потенциальный масштаб будущей доступности биомассы, выращенной внутри страны, и ее потенциал для обеспечения экономии парниковых газов в ландшафт, в котором изменения в землепользовании необходимо будет оптимизировать для получения множества выгод. Эта программа будет способствовать нашему пониманию и получению данных о наличии и составе сырья биомассы для использования в разных секторах». Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии на 2021 год , стр. 15–16.
^ «В 2015 году был созван семинар с участием исследователей, политиков и представителей промышленности и бизнеса из Великобритании, ЕС и других стран. Результаты глобальных исследований по изменению землепользования в области биоэнергетики сравнивались для выявления областей консенсуса, ключевых неопределенностей и приоритетов исследований. [...] Наш анализ показывает, что прямое воздействие специализированных многолетних биоэнергетических культур на углерод и закись азота в почве становится все более понятным и часто согласуется со значительным снижением выбросов ПГ в жизненном цикле за счет биоэнергетики по сравнению с биоэнергетикой. Мы пришли к выводу, что баланс ПГ при выращивании многолетних биоэнергетических культур часто будет благоприятным, при этом максимальная экономия ПГ достигается там, где культуры выращиваются на почвах с низкими запасами углерода и консервативным применением питательных веществ, что дает дополнительные экологические выгоды, такие как улучшение качества воды. Представленный здесь анализ показывает, что существует зрелая и все более полная доказательная база об экологических преимуществах и рисках выращивания биоэнергии, которая может поддержать развитие устойчивой биоэнергетической отрасли». Уитакер и др. 2018 , стр. 150.
^ Jump up to: ^а ^б «Фельтен и Эммерлинг (2011) сравнили численность дождевых червей на 15-летней плантации мискантуса в Германии с зерновыми, кукурузой, OSR, пастбищами и 20-летним паром (после предыдущих зерновых культур). Видовое разнообразие было выше на Мискантус, чем в однолетних культурах, больше соответствует пастбищам или длительному пару, при этом интенсивность управления считается наиболее значимым фактором, нарушение нижних слоев почвы позволило дождевым червям покинуть территорию; Различные экологические категории создают более неоднородную структуру почвы. Наибольшее количество видов обнаружено на пастбищах (6,8), за ними следуют пар (6,4), мискантус (5,1), ОСР (4,0), злаки (3,7) и кукуруза ( 3.0) с общей численностью отдельных дождевых червей от 62 м-2 на участках кукурузы до 355 м-2 на пару, при этом мискантус занимает среднее положение (132 м-2), хотя различия в численности не были признаны существенными в зависимости от землепользования. Однако для дождевых червей существует некоторый компромисс в отношении высокой эффективности использования азота и круговорота питательных веществ, что снижает потребность в азотных удобрениях. и связанный с этим экологический вред означает, что, несмотря на наличие больших объемов, опад из листьев мискантуса не является особенно полезным пищевым ресурсом из-за его низкого содержания азота и высокого содержания углерода (Ernst et al., 2009; Heaton et al., 2009), а дождевые черви, питающиеся этим материалом с низким содержанием азота, как было обнаружено в других исследованиях, теряют общую массу (Abbott & Parker, 1981). Однако, напротив, обширный подстилочный покров на уровне земли под мискантусом по сравнению с голой почвой под однолетними злаками, как предполагается, является потенциально значимым преимуществом для дождевых червей в удержании поверхностной влаги и защите от хищников». МакКалмонт и др. 2017 , с. 502.
^ Jump up to: ^а ^б «Беллами и др. (2009) изучили виды птиц и их пищевые ресурсы на шести парных участках в Кембриджшире, сравнив плантации мискантуса возрастом до 5 лет с севооборотами озимой пшеницы как в зимний, так и в летний сезон размножения. Авторы обнаружили, что мискантус предлагает разные экологические ниши в течение каждого сезона; большинство часто встречающихся видов зимой были лесными птицами, тогда как летом лесные птицы не встречались, однако сельскохозяйственные птицы были более многочисленны; Виды, встречающиеся на разных участках, были более многочисленны в Мискантусе: зарегистрировано 24 вида по сравнению с 11 для пшеницы. В течение сезона размножения количество видов, обнаруженных на участках Мискантуса, снова увеличилось вдвое, при этом индивидуальная численность была выше для всех видов, за исключением. Если рассматривать только птиц, гнездовые территории которых полностью или частично находились в границах посевов, то всего у мискантуса обнаружено семь видов по сравнению с пятью у пшеницы с большей плотностью гнездящихся пар (1,8). против 0,59 видов на га ⁻¹), а также гнездящиеся виды (0,92 против 0,28 видов на га). ⁻¹). Два вида имели статистически значимо более высокую плотность в мискантусе по сравнению с пшеницей, и ни один из них не был обнаружен в пшенице с более высокой плотностью по сравнению с мискантусом. Как уже говорилось, структурная неоднородность, как пространственная, так и временная, играет важную роль в определении внутрикультурного биоразнообразия: озимая пшеница осеннего посева обеспечивает мало укрытий на зиму с почвенным покровом средней высотой 0,08 м и очень небольшим количеством некультурных растений, тогда как Мискантус, около 2 м, предлагалось гораздо больше. В период размножения эта разница между культурами оставалась очевидной; пшеничные поля обеспечивали равномерный и плотный покров сельскохозяйственных культур на протяжении всего сезона размножения, и только трамвайные линии приводили к разрывам, тогда как Мискантус имел низкую открытую структуру в начале сезона, быстро увеличивающуюся в высоте и плотности по ходу сезона. Численность птиц сокращалась по мере роста урожая, причем два вида птиц, в частности, демонстрировали тесную (хотя и противоположную) корреляцию между численностью и высотой урожая; Численность красноногой куропатки сокращалась по мере роста урожая, тогда как численность тростниковых славок увеличивалась, и эти камышевки не обнаруживались в посевах до тех пор, пока их высота не превышала 1 м, хотя они присутствовали на соседних полях ЛАРН и в канавах с растительностью. В заключение авторы отмечают, что для всех видов в совокупности плотность птиц в мискантусе была аналогична той, которая была обнаружена в других исследованиях, посвященных иве SRC и заброшенным полям, на всех участках плотность птиц была выше, чем у обычных пахотных культур. Именно благодаря этим дополнительным ресурсам интенсивного сельскохозяйственного ландшафта и снижению химического и механического давления на окраины полей мискантус может играть важную роль в поддержке биоразнообразия, но его следует рассматривать как дополнение к существующим системам и дикой природе, которая адаптировалась к нему. Клэпхэм и др. (2008) сообщает, как и в других исследованиях, представленных здесь, что в сельскохозяйственном ландшафте именно на окраинах полей и в перемежающихся лесных массивах можно найти большую часть диких животных и их пищевых ресурсов, и важную роль, которую может играть мискантус. В этом ландшафте необходимо прекращение химического выщелачивания в эти ключевые места обитания, устранение ежегодного нарушения почвы и эрозии почвы, улучшение качества воды, а также обеспечение неоднородной структуры и зимнего покрова». МакКалмонт и др. 2017 , стр. 502–503.
^ «Наши результаты показывают, что молодые насаждения мискантуса сохраняют высокое видовое разнообразие растений до смыкания полога. Было обнаружено, что видовое богатство отрицательно коррелирует с плотностью насаждений и ниже в зрелых насаждениях. Однако даже 16-летние, В густых насаждениях мискантуса на участке площадью 25 м2 встречается до 16 различных видов сорняков, что составляет до 12% площади плантации. Данные литературы подтверждают этот вывод: насаждения мискантуса составляют до 12%. Обычно сообщается, что они поддерживают биоразнообразие фермы, обеспечивая среду обитания для птиц, насекомых и мелких млекопитающих (Semere and Slater, 2007a; Bellamy et al., 2009). Исследования Semere и Slater (2007b) показали, что биоразнообразие мискантуса выше, чем у мискантуса. насаждения других посевов, но все же ниже, чем на окраинах открытого поля». Левандовски и др. 2016 , с. 15.
^ «Разнообразная наземная флора, которая может населять почву под зрелым пологом мискантуса, будет обеспечивать пищу бабочкам, другим насекомым и их хищникам. Жаворонки, луговые коньки и чибисы используют мискантус, а также 37 других видов птиц, включая крапивника, коноплячку и щегол, который питается семенами травы. Зимой после того, как листья сбрасываются, для желтомолотов создается подходящая среда обитания. Открытые пространства между испражнениями обеспечивают идеальную среду обитания для птиц. таких как жаворонки и луговые коньки». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , с. 37.
^ «Наше исследование показывает, что мискантус и ивы SRC, а также управление, связанное с многолетними культурами, будут поддерживать значительное количество биоразнообразия по сравнению с однолетними пахотными культурами. Мы рекомендуем стратегическую посадку этих многолетних культур, предназначенных для получения биомассы, на пахотных сельскохозяйственных угодьях, чтобы увеличить ландшафт. гетерогенности и улучшения функций экосистем, и одновременно работать над достижением баланса между энергетической и продовольственной безопасностью». Хотон и др. 2016 , с. 1071.
^ «Два исследования, одно в IACR-Ротамстеде, а другое в Германии, сравнивающие мискантус с зерновыми, показали, что мискантус, по-видимому, обеспечивает среду обитания, которая способствует большему разнообразию видов, чем зерновые культуры. В этих исследованиях было в три раза больше дождевых червей и пауков. Обнаруженный в урожае мискантуса, мискантус также поддерживает большее разнообразие видов пауков. Одно из исследований также показало, что в урожае мискантуса обитает еще 5 видов млекопитающих и еще 4 вида птиц. чем урожай пшеницы Спинк и Бритт (1998) определили, что мискантус является одной из наиболее экологически безопасных альтернатив постоянному вырубке». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , с. 36.
^ «Мискантус обеспечивает укрытие большую часть года, потому что, хотя урожай собирают ежегодно, его собирают незадолго до начала роста в следующем году. Это покрытие может действовать как коридор дикой природы, соединяющий существующие среды обитания. Мискантус также может выступать в качестве среды гнездования. , как для наземных птиц, гнездящихся ранней весной, например, небесных жаворонков, так и для птиц, гнездящихся в тростнике, таких как камышовая славка, позже летом, что может быть полезной покровной культурой для охоты и охоты. У мискантуса обнаружено как минимум девять видов, в том числе заяц-русак, горностай, мыши, полевки, землеройки, лисицы и кролики. сипуха». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , с. 36.
^ «Существует также польза от снижения количества химических веществ и выщелачивания нитратов, связанного с мискантусом, что значительно улучшает качество воды, стекающей с сельскохозяйственных угодий (Christian & Riche, 1998; Curley et al., 2009). McIsaac et al. (2010) сообщили, что неорганические Выщелачивание N было значительно ниже под неудобренным мискантусом (1,5–6,6 кг N га). ⁻¹ тот ⁻¹), чем севооборот кукурузы и сои (34,2–45,9 кг N га ⁻¹ тот ⁻¹)» МакКалмонт и др. 2017 , стр. 501.
^ «Прогнозируется, что значительное сокращение выщелачивания растворенного неорганического азота с поверхности земли произойдет, если земли, на которых уже выращивается кукуруза для производства этанола, будут преобразованы в многолетнее сырье (Дэвис и др., 2012; Икбал и др., 2015). Это Снижение выщелачивания объясняется меньшими потребностями в удобрениях, постоянным наличием корневого поглотителя азота у растений и эффективной внутренней рециркуляцией питательных веществ многолетними травами (Amougou et al., 2012; Смит и др., 2013). проса проса, демонстрирующего незначительное выщелачивание или его отсутствие после достижения зрелости (Smith et al., 2013). Аналогичным образом, результаты измерений на почве того же растения. сырье показало более низкий уровень растворенного неорганического азота по сравнению с однолетними культурами (McIsaac et al., 2010; Behnke et al., 2012). Недавний метаанализ доступной литературы пришел к выводу, что просо и мискантус имели в девять раз меньшие подземные потери нитратов по сравнению с кукурузой или кукурузой, выращиваемой в севообороте с соевыми бобами (Sharma & Chaubey, 2017). В масштабах бассейна замена производства кукурузы для производства этанола производством целлюлозного многолетнего сырья может снизить общее выщелачивание до 22%, в зависимости от типа сырья и используемой практики управления (Davis et al., 2012; Smith et al., 2013). ). Хотя эти предыдущие исследования предоставляют доказательства потенциальных экосистемных услуг, связанных с переходом к производству целлюлозы, еще предстоит установить, каким будет общее изменение экспорта растворенного неорганического азота и речного стока при таких сценариях. Гидрологические процессы тесно связаны с азотным циклом (Castellano et al., 2010, 2013), являются ключевыми факторами переноса растворенного неорганического азота через ручьи и реки (Donner et al., 2002) и чувствительны к LUC (Twine et al. ., 2004). Различные сценарии моделирования, в которых нынешний земельный покров в бассейне реки Миссисипи в Соединенных Штатах был изменен для размещения различных пропорций проса проса или мискантуса, показали, что воздействие на речной сток было небольшим по сравнению с улучшением качества воды (VanLoocke et al., 2017). )" Уитакер и др. 2018 , стр. 157–158.
^ «Бланко-Канки (2010) отмечают, что такое эффективное использование воды и питательных веществ может быть благом для уплотненных, плохо дренированных кислых почв, подчеркивая их возможную пригодность для маргинальных сельскохозяйственных земель. Большая пористость и меньшая объемная плотность почв под многолетними растениями Энергетические травы, возникающие в результате более волокнистой, обширной корневой системы и меньшего нарушения почвы, улучшают гидравлические свойства почвы, инфильтрацию, гидравлическую проводимость и сохранение воды по сравнению с однолетними пропашными культурами. воздействие на почвенные воды, когда размер плантаций не соответствует водосбору или доступности орошения, но обратите внимание, что увеличение ET и улучшение хранения грунтовых вод за счет увеличения пористости могут быть полезны во время сильных дождей, при этом емкость хранения потенциально увеличивается на 100–150 мм». МакКалмонт и др. 2017 , с. 501.
^ «Это исследование превращает большой объем литературы в простые утверждения об экологических издержках и выгодах от производства мискантуса в Великобритании, и, хотя есть возможности для дальнейших исследований, особенно в области гидрологии в коммерческом масштабе, биоразнообразия на старых плантациях или с более высокой частотой отбор проб на N2O при переходе землепользования в Мискантус и обратно, появляются четкие признаки экологической устойчивости. Любое сельскохозяйственное производство в первую очередь основано на человеческом спросе, и всегда будет компромисс между природой и человечеством или одна выгода. Однако в литературе предполагается, что мискантус может принести ряд преимуществ, сводя к минимуму экологический ущерб. Необходимо учитывать соответствие размера и местоположения плантации, достаточно ли воды для поддержания ее производства и экологических затрат на транспортировку; конечным пользователям необходимо понимать его роль как многолетней культуры в условиях ротационного земледелия, чтобы не мешать производству основных продуктов питания. В этих соображениях нет ничего нового, они лежат в основе любой сельскохозяйственной политики, и лица, принимающие решения, знакомы с этими вопросами; Собранные здесь экологические данные помогут обеспечить научную основу для будущей сельскохозяйственной политики». МакКалмонт и др. 2017 , с. 504.
^ «Подход к оценке ЭУ [экосистемных услуг] предполагает, что рост биоэнергетических культур 2G в Великобритании в целом дает положительные эффекты при замене культур первого поколения (Таблица 1). Благотворное воздействие на общую экосистему, а не на конкретные ЭУ, согласуется с недавние сообщения в литературе (Semere & Slater, 2007a,b; Rowe et al., 2009; Dauber et al., 2010). К культурам 2G относятся увеличение биоразнообразия в масштабах ферм (Rowe et al., 2011), улучшение функциональных характеристик, таких как хищничество (Rowe et al., 2013), а также чистая выгода от снижения выбросов парниковых газов (Hillier et al., 2009). следствие низких затрат и более длительных циклов управления, связанных с культурами 2G (Clifton-Brown et al., 2008; St Clair et al., 2008). однако этот временной эффект здесь не учитывался и аналогичен сбору урожая и посадке продовольственных культур, травы или деревьев. [...] Когда земля фильтруется для различных сценариев посадки в соответствии с ALC 3 и 4,> 92,3% доступной земли будет обеспечивать положительный эффект ES при посадке мискантуса или SRC, и такие переходы, вероятно, приведут к чистому улучшению баланса парниковых газов». Милнер и др. 2016 , стр. 328–329.
^ «[Юг] юго-запад и северо-запад Англии были определены как районы, где можно выращивать мискантус и SRC [перелесок с коротким вращением] соответственно, с благоприятным сочетанием экономической жизнеспособности, секвестрации углерода, высокой урожайности и положительных ES [экосистемных услуг] ] Благоприятное воздействие было обнаружено на 146 583 и 71 890 га при посадке Мискантуса или SRC, соответственно, в условиях повышения базовых условий посадки. до 293 247 и 91 318 га соответственно по сценариям посадки 2020 года [...] В Великобритании (Великобритания) всего имеется около 22,9 млн га земли (Lovett et al., 2014). ] Земля, доступная для посадки, была рассчитана с использованием карт ограничений, составленных Ловеттом и др. (2014) с использованием социальных и экологических ограничений, основанных на 8 факторах: уклон дорог, рек и городских территорий; 15%; памятники; существующие охраняемые леса; почвы с высоким содержанием органического углерода; и территории с высоким «показательом естественности», такие как национальные парки и территории исключительной природной красоты. Доступность земель была дополнительно ограничена использованием классов сельскохозяйственных земель (ALC). (Lovett et al., 2014) в Великобритании, как показано в Таблице 7, полученное путем агрегирования карты данных ALC с растровым разрешением 100 м2 для получения общего количества гектаров земли в различных ALC в каждой ячейке сетки площадью 1 км2». Милнер и др. 2016 , стр. 317, 320.
^ «[...] [E] данные действительно указывают на то, что использование многолетних культур с низкими затратами, таких как SRC, мискантус и просо, может обеспечить значительную экономию выбросов парниковых газов по сравнению с альтернативами ископаемому топливу при условии, что будут получены разумные урожаи, низкоуглеродистые почвы являются целевыми (см. разделы 2 и 3 выше), а контекст развития – это такой, в котором напряженность в отношении использования земель для производства продуктов питания (и связанный с этим потенциал выбросов iLUC) смягчается. Во многих случаях эти критерии соблюдаются. удовлетворен." Уитакер и др. 2018 , с. 157.
^ «В отличие от однолетних культур, биоэнергетика из специализированных многолетних культур, как широко распространено, имеет меньшие выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла и другие сопутствующие экологические выгоды (Rowe et al., 2009; Creutzig et al., 2015). Многолетние культуры, такие как мискантус и Ива и тополь с коротким вращением (SRC) имеют низкую потребность в азоте (с выгодой для выбросов N2O и качества воды), могут изолировать почву. углерода из-за сокращения обработки почвы и увеличения распределения подземной биомассы и может быть экономически жизнеспособным на маргинальных и деградированных землях, что сводит к минимуму конкуренцию с другими сельскохозяйственными видами деятельности и позволяет избежать эффектов iLUC (Hudiburg et al., 2015; Carvalho et al., 2017). Что касается многолетней культуры сахарного тростника, то значительная экономия выбросов парниковых газов может быть достигнута за счет высокой продуктивности сельскохозяйственных культур и использования отходов для когенерации электроэнергии. механизированный сбор урожая без сжигания в Бразилии также должен повысить вероятность связывания углерода почвой (Silva-Olaya et al., 2017). Тем не менее, воздействие выращивания многолетних культур на уровне участка на накопление углерода в экосистеме (в результате dLUC) варьируется географически и зависит от типа почвы и климата (Field et al., 2016)». Уитакер и др. 2018 , с. 151.
^ «В стремлении реализовать стратегии смягчения последствий изменения климата« углеродная нейтральность »биоэнергетики не была тщательно оценена. Поскольку все больше исследований начали включать оценку воздействия dLUC и iLUC, доверие к биоэнергетике первого поколения как к экологически устойчивому, возобновляемому источнику энергии источник энергии был поврежден. В последние годы появилось более детальное понимание экологических преимуществ и рисков биоэнергетики, и стало ясно, что многолетние биоэнергетические культуры имеют гораздо больший потенциал. обеспечивают значительную экономию выбросов парниковых газов по сравнению с традиционными культурами, выращиваемыми в настоящее время для производства биотоплива во всем мире (например, кукуруза, пальмовое масло и рапс). (COD)) и США (110-й Конгресс США, 2007 г.) придают дополнительный импульс этому переходу к многолетним биоэнергетическим культурам». Уитакер и др. 2018 , с. 160.

Сокращенные сноски

^ Jump up to: ^а ^б Нсанганвимана и др. 2014 , с. 125.
^ Лацковский 2019 .
^ Новые энергетические фермы 2021 .
^ Jump up to: ^а ^б Нсанганвимана и др. 2014 , с. 130.
^ МакКалмонт и др. 2017 , с. 503.
^ Мигес и др. 2011 , с. 516.
^ Хитон, Харцлер и Барнхарт 2010 , стр. 2.
^ МГЭИК 2019b , стр. 4.34 – 4.41.
^ Лесные исследования 2019 , стр. 69–71.
^ МакКалмонт и др. 2017 , с. 497.
^ Ронкуччи и др. 2015 , с. 1004
^ Шепард и др. 2020 , с. 295.
^ Прогнозы глобального спроса и предложения биоэнергии на 2014 г. , стр. 9, таблица 2.
^ Прогнозы глобального спроса и предложения биоэнергии на 2014 г. , стр. 8.
^ ВОЛШЕБСТВО ЕС 2021 .
^ Таблица ЕС MAGIC 2021 .
^ Нсанганвимана и др. 2014 , с. 124.
^ Чжан и др. 2020 .
^ Клифтон-Браун, Брейер и Джонс 2007 , стр. 2296–2297.
^ Йост и др. 2017 , стр. 684, 688.
^ Нсанганвимана и др. 2014 , с. 126.
^ Jump up to: ^а ^б Нсанганвимана и др. 2014 , с. 128.
^ Нсанганвимана и др. 2014 , с. 129.
^ Jump up to: ^а ^б Нсанганвимана и др. 2014 , с. 131.
^ Клифтон-Браун и др. 2017 , с. 2.
^ Улыбка 2015 , с. 211, графа 7.1.
^ Улыбка 2015 , с. 170.
^ Смил 2015 , с. 2095 год (локация Kindle).
^ Улыбка 2015 , с. 91.
^ Jump up to: ^а ^б Улыбка 2015 , с. 89.
^ Улыбка 2015 , с. 228.
^ Jump up to: ^а ^б Улыбка 2015 , с. 227.
^ Улыбка 2015 , с. 90.
^ Улыбка 2015 , с. 229.
^ Улыбка 2015 , стр. 80, 89.
^ Jump up to: ^а ^б Улыбка 2015 , с. 85.
^ Улыбка 2015 , с. 86.
^ Блэк 1993 , с. 413.
^ Флорес и др. 2012 , с. 831
^ Гхош 2011 , с. 263.
^ См., например, оценку 0,60 Вт/м. ² для урожайности 10 т/га, указанной выше. Расчет следующий: Урожайность (т/га), умноженная на энергосодержание (ГДж/т), разделенная на секунды в году (31 556 926), умноженная на количество квадратных метров в одном гектаре (10 000).
^ ван ден Брук 1996 , с. 271.
^ Эдо, март (март 2021 г.). «Переработка отходов в энергию и общественное признание: завод по переработке отходов в энергию в Копенгагене» (PDF) . МЭА Биоэнергетика .
^ Милнер и др. 2016 , с. 320.
^ Клифтон-Браун, Брейер и Джонс 2007 , стр. 2297.
^ Агостини, Грегори и Рихтер 2015 , с. 1058, рис. 1.
^ Занг и др. 2017 , с. 262, 269.
^ Дондини и др. 2009 , стр. 414, 419–420.
^ Поеплау и Дон 2014 , с. 335.
^ Харрис, Спейк и Тейлор 2015 , стр. 31.
^ Фельтен и Эммерлинг 2012 , с. 661.
^ Нуньес, Матиас и Каталан 2017 , стр. 27.
^ Jump up to: ^а ^б Бриджман и др. 2010 , с. 845.
^ Хьюсман 2001 , с. 2098.
^ Дикий 2015 , с. 72.
^ Улыбка 2015 , с. 13.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Преимущества торрефикации .
^ Wild & Visser 2018 , с. 13.
^ Jump up to: ^а ^б Дикий 2015 , с. 73.
^ Ли и др. 2018 , с. 181.
^ Бриджман и др. 2010 , с. 3912.
^ Ндибе и др. 2015 , с. 177.
^ Кремерс и др. 2015 , с. 11.
^ Wild & Visser 2018 , с. 17.
^ Ндибе и др. 2015 , с. 189.
^ Рен и др. 2017 , с. 38.
^ Йохансен и др. 2011 , с. Б.
^ Рен и др. 2017 , с. 45.
^ Камбо и Дутта 2015 , с. 752.
^ Ли и др. 2018 , с. 182.
^ Рибейро и др. 2018 , стр. 12, 13.
^ Jump up to: ^а ^б Занг и др. 2017 , с. 269, рис. 6.
^ Агостини, Грегори и Рихтер 2015 , с. 1068.
^ Андерсон-Тейшейра и др. 2012 , стр. 2039–2040 гг.
^ Поеплау и Дон 2014 , с. 327.
^ Фельтен и Эммерлинг 2011 , с. 167.
^ Левандовски и др. 2016 , с. 2.
^ МакКалмонт и др. 2017 , с. 489.
^ Уитакер и др. 2018 , с. 160.
^ Уилсон и Хитон 2013 .
^ Каслин, Финнан и Иссон 2010 .

Библиография

Андерсон, Эрик; Арундейл, Ребекка; Моэн, Мэтью; Оладейнде, Адебосола; Вычисло, Эндрю; Фойгт, Томас (9 апреля 2014 г.). «Выращивание и агрономия Miscanthus x giganteus для производства биомассы» . Биотопливо . 2 (1): 71–87. дои : 10.4155/bfs.10.80 .
Уитакер, Жанетт; Филд, Джон Л.; Бернакки, Карл Дж.; Серри, Карлос ЭП; Сеулеманс, Рейнхарт; Дэвис, Кристиан А.; ДеЛюсия, Эван Х.; Доннисон, Иэн С.; МакКалмонт, Джон П.; Паустиан, Кейт; Роу, Ребекка Л.; Смит, Пит; Торнли, Патрисия; Макнамара, Найл П. (март 2018 г.). «Консенсус, неопределенности и проблемы в отношении многолетних биоэнергетических культур и землепользования» . ГКБ Биоэнергетика . 10 (3): 150–164. дои : 10.1111/gcbb.12488 . ПМЦ 5815384 . ПМИД 29497458 .
Левандовски, Ирис; Клифтон-Браун, Джон; Триндаде, Луиза М.; ван дер Линден, Джерард Дж.; Блэк, Кай-Уве; Мюллер-Земанн, Карл; Анисимов Александр; Чен, К.-Л.; Долстра, Оэне; Доннисон, Иэн С.; Фаррар, Керри; Фонтейн, Саймон; Хардинг, Грэм; Гастингс, Эстли; Хаксли, Лори М.; Икбал, Ясир; Хохлов, Николай; Кизель, Андреас; Лутенс, Питер; Мейер, Хайке; Мосс, Майкл; Мюлле, Хильда; Нанн, Крис; Озгювен, Менсур; Рольдан-Руис, Изабель; Шуле, Генрих; Тараканов Иван; ван дер Вейде, Тим; Вагнер, Мориц; Си, Цинго; Калинина, Елена (18 ноября 2016 г.). «Прогресс в оптимизации производства биомассы мискантуса для европейской биоэкономики: результаты проекта OPTIMISC ЕС FP7» . Границы в науке о растениях . 7 : 1620. doi : 10.3389/fpls.2016.01620 . ПМК 5114296 . ПМИД 27917177 .
Нсанганвимана, Флориен; Пуррю, Бертран; Менч, Мишель; Дуэ, Фрэнсис (октябрь 2014 г.). «Пригодность видов мискантуса для управления неорганическими и органическими загрязненными землями и восстановления экосистемных услуг. Обзор». Журнал экологического менеджмента . 143 : 123–134. дои : 10.1016/j.jenvman.2014.04.027 . ПМИД 24905642 .
Гастингс, Эстли; Мос, Михал; Йесуфу, Джалил А.; МакКалмонт, Джон; Шварц, Кай; Шафеи, Реза; Эшман, Крис; Нанн, Крис; Шуле, Генрих; Косентино, Сальваторе; Скаличи, Джованни; Скордия, Данило; Вагнер, Мориц; Клифтон-Браун, Джон (30 июня 2017 г.). «Экономическая и экологическая оценка мискантуса, размножаемого семенами и корневищами, в Великобритании» . Границы в науке о растениях . 8 : 1058. дои : 10.3389/fpls.2017.01058 . ПМЦ 5491852 . ПМИД 28713395 .
МакКалмонт, Джон П.; Гастингс, Эстли; Макнамара, Найл П.; Рихтер, Гетц М.; Робсон, Пол; Доннисон, Иэн С.; Клифтон-Браун, Джон (март 2017 г.). «Экологические затраты и выгоды от выращивания мискантуса для биоэнергетики в Великобритании» . ГКБ Биоэнергетика . 9 (3): 489–507. дои : 10.1111/gcbb.12294 . ПМК 5340280 . ПМИД 28331551 .
О'Локлин, Джон; Финнан, Джон; Макдоннелл, Кевин (май 2017 г.). «Ускорение раннего роста мискантуса с помощью пластиковой мульчирующей пленки». Биомасса и биоэнергетика . 100 : 52–61. дои : 10.1016/j.biombioe.2017.03.003 .
О'Локлин, Джон; Макдоннелл, Кевин; Финнан, Джон (декабрь 2017 г.). «Создание посевов мискантуса х гигантского в Ирландии путем узлового размножения путем сбора стеблей осенью и немедленного посева их в поле» . Биомасса и биоэнергетика . 107 : 345–352. дои : 10.1016/j.biombioe.2017.08.010 .
Хитон, Эмили; Харцлер, Роберт; Барнхарт, Стив (январь 2010 г.). Гигантский мискантус для производства биомассы . Расширение и информационно-просветительская деятельность Университета штата Айова.
Фельтен, Дэниел; Эммерлинг, Кристоф (октябрь 2012 г.). «Накопление углерода, полученного из мискантуса, в почвах в зависимости от глубины почвы и продолжительности землепользования в условиях коммерческого земледелия». Журнал питания растений и почвоведения . 175 (5): 661–670. дои : 10.1002/jpln.201100250 .
Куинн, Лорен Д.; Стрейкер, Кейтлин С.; Го, Цзя; Ким, С.; Тапа, Сантану; Клинг, Гэри; Ли, ДК; Фойгт, Томас Б. (1 сентября 2015 г.). «Стрессоустойчивое сырье для устойчивого производства биоэнергии на маргинальных землях» . Биоэнергетические исследования . 8 (3): 1081–1100. дои : 10.1007/s12155-014-9557-y .
Ставриду, Евангелия; Гастингс, Эстли; Вебстер, Ричард Дж.; Робсон, Пол Р.Х. (январь 2017 г.). «Влияние засоления почвы на урожайность, состав и физиологию биоэнергетической травы Miscanthus × giganteus» . ГКБ Биоэнергетика . 9 (1): 92–104. дои : 10.1111/gcbb.12351 . hdl : 2164/6058 .
Клифтон-Браун, Джон; Гастингс, Эстли; Мосс, Майкл; МакКалмонт, Джон П.; Эшман, Крис; Оути-Кэрролл, Дэнни; Серази, Джоанна; Чан, Ю-Чунг; Косентино, Сальваторе; Кракрофт-Эли, Уильям; Скарлок, Джонатан; Доннисон, Иэн С.; Гловер, Крис; Голоб, Изабелла; Гриф, Джордж М.; Гвин, Джефф; Хардинг, Грэм; Хейс, Шарлотта; Гелиос, Вальдемар; Сюй, Цай-Вэнь; Хуанг, Линь С.; Ежовский, Станислав; Ким, До-Сун; Кизель, Эндрю; Котецкий, Эндрю; Кшижак, Яцек; Левандовски, Ирис; Лим, Су Хён; Лю, Цзяньсю; В общем, Марк; Мейер, Хайке; Мерфи-Бокерн, Дональд; Нельсон, Уолтер; Погжеба, Марта; Робинсон, Джордж; Робсон, Пол; Роджерс, Чарли; Скаличи, Джованни; Шуле, Генрих; Шафии, Реза; Шевчук Оксана; Шварц, Кай-Уве; Скванс, Майкл; Суоллер, Тим; Торнтон, Джудит; Грузовики, Томас; Ботнарь, Василе; Визирь Игорь; Вагнер, Мориц; Уоррен, Робин; Вебстер, Ричард; Ямада, Тошихико; Юэлл, Сью; Си, Цинго; Цзун, Цзюньцинь; Флавелл, Ричард (январь 2017 г.). «Прогресс в расширении производства биомассы мискантуса для европейской биоэкономики с помощью гибридов на основе семян» . ГКБ Биоэнергетика . 9 (1): 6–17. дои : 10.1111/gcbb.12357 . hdl : 2164/7395 .
Милнер, Сюзанна; Холланд, Роберт А.; Ловетт, Эндрю; Сунненберг, Гилла; Гастингс, Эстли; Смит, Пит; Ван, Шифэн; Тейлор, Гейл (март 2016 г.). «Потенциальное воздействие на экосистемные услуги перехода землепользования к биоэнергетическим культурам второго поколения в Великобритании» . ГКБ Биоэнергетика . 8 (2): 317–333. дои : 10.1111/gcbb.12263 . ПМЦ 4974899 . ПМИД 27547244 .
Клифтон-Браун, Джон К.; Брейер, Йорн; Джонс, Майкл Б. (2007). «Снижение выбросов углерода с помощью энергетической культуры Мискантус». Биология глобальных изменений . 13 (11): 2296–2307. Бибкод : 2007GCBio..13.2296C . дои : 10.1111/j.1365-2486.2007.01438.x . S2CID 84278660 .
Дондини, Марта; Гастингс, Эстли; Саис, Густаво; Джонс, Майкл Б.; Смит, Пит (декабрь 2009 г.). «Потенциал мискантуса связывать углерод в почвах: сравнение полевых измерений в Карлоу, Ирландия, с прогнозами моделирования» . ГКБ Биоэнергетика . 1 (6): 413–425. дои : 10.1111/j.1757-1707.2010.01033.x . hdl : 10261/346604 .
Поплау, Кристофер; Дон, Аксель (июль 2014 г.). «Изменение содержания углерода в почве под Мискантусом вызвано накоплением C 4 и де [ sic ] компостированием C 3 - в сторону функции секвестрации по умолчанию» . ГКБ Биоэнергетика . 6 (4): 327–338. дои : 10.1111/gcbb.12043 .
Кале, Петра; Беух, Штеффен; Бельке, Барбара; Лейнвебер, Питер; Шультен, Ханс-Рольф (ноябрь 2001 г.). «Выращивание мискантуса в Центральной Европе: производство биомассы и влияние на питательные вещества и органическое вещество почвы». Европейский журнал агрономии . 15 (3): 171–184. дои : 10.1016/S1161-0301(01)00102-2 .
Накадзима, Тору; Ямада, Тошихико; Анзуа, Уильям Коссону; Кокубо, Рейн; Бойфренд Косуке (26 ноября 2018 г.). «Связывание углерода и урожайность Miscanthus × giganteus и Miscanthus sinensis». Управление выбросами углерода . 9 (4): 415–423. дои : 10.1080/17583004.2018.1518106 . S2CID 159028994 .
Хансен, Э.М.; Кристенсен, Британская Колумбия; Дженсен, Л.С.; Кристенсен, К. (февраль 2004 г.). «Связывание углерода в почве под многолетними плантациями мискантуса, определенное по содержанию 13C». Биомасса и биоэнергетика . 26 (2): 97–105. дои : 10.1016/S0961-9534(03)00102-8 .
Бриджман, Т.Г.; Джонс, Дж. М.; Щит, И.; Уильямс, PT (май 2008 г.). «Туррефикация канареечника тростникового, пшеничной соломы и ивы для повышения качества твердого топлива и свойств горения». Топливо . 87 (6): 844–856. doi : 10.1016/j.fuel.2007.05.041 .
Джун, Хён Чжон; Чой, Иль-Су; Кан, Тэ Гён; Чой, Ён; Чой, Дак-Кю; Ли, Чунг-Гын (1 декабря 2014 г.). «Требуемая мощность скашивания и плотность тюка мискантуса × гигантеуса для сбора полевой биомассы различными методами» . Журнал биосистемной инженерии . 39 (4): 253–260. дои : 10.5307/JBE.2014.39.4.253 .
Хейсман, В. (2001). «Заготовка и хранение ЭРГ». В Кирицисе, Спирос (ред.). 1-я Всемирная конференция по биомассе для энергетики и промышленности: материалы конференции, состоявшейся в Севилье, Испания, 5–9 июня 2000 г. Скан Земли. стр. 2097–9. ISBN 978-1-902916-15-6 .
Дикий, Майкл (2015). «Высушенная биомасса: совершенный заменитель угля, нейтральный по CO2, созревает» (PDF) . ВГБ ПауэрТех . 95 (7): 72–75. Архивировано из оригинала (PDF) 2 марта 2019 года . Проверено 1 марта 2019 г.
«Польза от торрефикации» . Международный совет по торрефикации биомассы.
Уайлд, Майкл; Виссер, Лотте (октябрь 2018 г.). «Предварительная обработка биомассы для производства биоэнергии. Пример 1: Торрефекция биомассы» (PDF) . ИАЭ Биоэнергетика. Архивировано из оригинала (pdf) 2 марта 2019 года . Проверено 15 августа 2019 г.
Ли, Юэ-Хэн; Линь, Сянь-Цунг; Сяо, Кай-Лин; Ласек, Януш (ноябрь 2018 г.). «Поведение при горении угольных пеллет, смешанных с биоуглем мискантуса». Энергия . 163 : 180–190. дои : 10.1016/j.energy.2018.08.117 . S2CID 115511982 .
Бриджман, Т.Г.; Джонс, Дж. М.; Уильямс, А.; Уолдрон, диджей (декабрь 2010 г.). «Исследование измельчаемости двух высушенных энергетических культур» (PDF) . Топливо . 89 (12): 3911–3918. doi : 10.1016/j.fuel.2010.06.043 .
Ндибе, Коллинз; Гратвол, Саймон; Панеру, Манодж; Майер, Йорг; Шеффкнехт, Гюнтер (сентябрь 2015 г.). «Сокращение выбросов и характеристики отложений при совместном сжигании большого количества торрефицированной биомассы в пылеугольной печи мощностью 500 кВт». Топливо . 156 : 177–189. doi : 10.1016/j.fuel.2015.04.017 .
Смит, Эйдан Марк; Уиттакер, Карли; Шилд, Ян; Росс, Эндрю Барри (май 2018 г.). «Потенциал производства высококачественного биоугля из рано собранного мискантуса путем гидротермальной карбонизации» . Топливо . 220 : 546–557. doi : 10.1016/j.fuel.2018.01.143 .
Кремерс, Марсель; Коппеян, Яап; Мидделкамп, Ян; Виткамп, Йоп; Сохансандж, Шахаб; Мелин, Стаффан; Мадрали, Себнем (ноябрь 2015 г.). «Обзор состояния торрефикационных технологий» . МЭА Биоэнергетика.
Уильямс, Орла; Иствик, Кэрол; Кингман, Сэм; Гиддингс, Дональд; Лормор, Стивен; Лестер, Эдвард (октябрь 2015 г.). «Исследование применимости тестов индекса работы связи (BWI) и индекса измельчаемости Хардгроува (HGI) для нескольких биомасс по сравнению с колумбийским углем Ла-Лома» . Топливо . 158 : 379–387. doi : 10.1016/j.fuel.2015.05.027 .
Рен, Сяохань; Сунь, Руи; Чи, Сюнь-Сянь; Мэн, Сяосяо; Ли, Юпэн; Левендис, Яннис А. (июль 2017 г.). «Выбросы хлористого водорода при сжигании сырой и высушенной биомассы». Топливо . 200 : 37–46. дои : 10.1016/j.fuel.2017.03.040 .
Йохансен, Йоаким М.; Якобсен, Джон Г.; Франдсен, Флемминг Дж.; Гларборг, Питер (17 ноября 2011 г.). «Высвобождение K, Cl и S при пиролизе и сжигании биомассы с высоким содержанием хлора» . Энергетика и топливо . 25 (11): 4961–4971. дои : 10.1021/ef201098n .
Ланцерсторфер, Кристоф (7 января 2019 г.). «Сжигание мискантуса: состав золы по размеру частиц» . Энергии . 12 (1): 178. дои : 10.3390/en12010178 .
Камбо, Харприт Сингх; Дутта, Анимеш (ноябрь 2015 г.). «Сравнительная оценка торрефикации и гидротермальной карбонизации лигноцеллюлозной биомассы для производства твердого биотоплива». Преобразование энергии и управление . 105 : 746–755. дои : 10.1016/j.enconman.2015.08.031 .
Рибейро, Хорхе; Година, Раду; МАТИАС, Жуан; Нуньес, Леонель (5 июля 2018 г.). «Перспективы хлебопечения: обзор современного состояния и научных разработок» . Устойчивость . 10 (7): 2323. doi : 10.3390/su10072323 .
Харрис, З.М.; Спейк, Р.; Тейлор, Г. (ноябрь 2015 г.). «Переход в землепользование на биоэнергетику: метаанализ почвенного углерода и выбросов парниковых газов» . Биомасса и биоэнергетика . 82 : 27–39. дои : 10.1016/j.biombioe.2015.05.008 .
Фельтен, Дэниел; Эммерлинг, Кристоф (сентябрь 2011 г.). «Влияние выращивания биоэнергетических культур на сообщества дождевых червей - сравнительное исследование многолетних (мискантус) и однолетних культур с учетом дифференцированной интенсивности землепользования». Прикладная экология почв . 49 : 167–177. doi : 10.1016/j.apsoil.2011.06.001 .
Хотон, Эй Джей; Бохан, Д.А.; Кларк, С.Дж.; Маллотт, доктор медицины; Маллотт, В.; Сейдж, Р; Карп, А (ноябрь 2016 г.). «Выделенные культуры биомассы могут повысить биоразнообразие пахотного ландшафта» . Биология глобальных изменений. Биоэнергетика . 8 (6): 1071–1081. дои : 10.1111/gcbb.12312 . ПМК 5101831 . ПМИД 27867421 .
Уилсон, Даниэль; Хитон, Эмили (июнь 2013 г.). Заведение гигантского мискантуса . Центр распространения и распространения информации Университета штата Айова.
Кэслин, Барри; Финнан, Джон; Иссон, Линдси, ред. (апрель 2010 г.). Рекомендации по передовому опыту использования мискантуса (PDF) . Управление по развитию сельского хозяйства и продовольствия Ирландии (Teagasc), Институт агропродовольственных и биологических наук (AFBI). ISBN 978-1-84170-574-3 . Архивировано из оригинала (PDF) 10 августа 2019 года . Проверено 15 августа 2019 г.
Салех, Сурияти Бинти (2013). Торрефикация биомассы для производства электроэнергии (PDF) (Диссертация). Технический университет Дании, факультет химической и биохимической инженерии. S2CID 136019190 .
Лацковски, Винсент (июнь 2019 г.). «Революционная клетчатка, которая произвела революцию в питании домашних животных» . Домашний бизнес.
Нуньес, Леонель Хорхе Рибейро; МАТИАС, Жоау Карлос де Оливейра; Каталан, Жоау Паулу да Силва (2017). Обжиг биомассы для применения в энергетике: от основ к промышленному масштабу . Эльзевир. ISBN 9780128096970 .
Гастингс, Эстли; Клифтон-Браун, Джон; Ваттенбах, Мартин; Митчелл, К. Пол; Стампфл, Пол; Смит, Пит (2009a). «Будущий энергетический потенциал мискантуса в Европе» . ГКБ Биоэнергетика . 1 (2): 180–196. дои : 10.1111/j.1757-1707.2009.01012.x .
Гастингс, Эстли; Клифтон-Браун, Джон; Ваттенбах, Мартин; Митчелл, К. Пол; Смит, Пит (2009b). «Разработка MISCANFOR, новой модели роста урожая мискантуса: к более надежному прогнозированию урожайности в различных климатических и почвенных условиях». ГКБ Биоэнергетика . 1 (2): 154–170. дои : 10.1111/j.1757-1707.2009.01007.x . ISSN 1757-1693 .
Гастингс, Эстли; Таллис, Мэтью Дж.; Казелла, Эрик; Мэтьюз, Роберт В.; Хеншолл, Пол А.; Милнер, Сюзанна; Смит, Пит; Тейлор, Гейл (март 2014 г.). «Технический потенциал Великобритании по производству лигноцеллюлозной биомассы для биоэнергетики в нынешних и будущих климатических условиях» . ГКБ Биоэнергетика . 6 (2): 108–122. дои : 10.1111/gcbb.12103 .
Эммерлинг, Кристоф; Пуде, Ральф (2017). «Введение Мискантуса в меры по озеленению Общей сельскохозяйственной политики ЕС» . ГКБ Биоэнергетика . 9 (2): 274–279. дои : 10.1111/gcbb.12409 .
Эйлотт, Мэтью Дж.; Казелла, Э.; Табби, И.; Улица, Северная Каролина; Смит, П.; Тейлор, Гейл (апрель 2008 г.). «Урожайность и пространственное обеспечение биоэнергетических порослей тополя и ивы с коротким вращением в Великобритании» . Новый фитолог . 178 (2): 358–370. дои : 10.1111/j.1469-8137.2008.02396.x . ПМИД 18331429 .
Малиновская, Марта; Доннисон, Иэн С.; Робсон, Пол Р.Х. (январь 2017 г.). «Фенономический анализ реакции на засуху в Мискантусе, собранный из разных географических мест» . ГКБ Биоэнергетика . 9 (1): 78–91. дои : 10.1111/gcbb.12350 .
Ронкуччи, Нери; Насси О Ди Нассо, Николетта; Бонари, Энрико; Рагаглини, Джорджо (сентябрь 2015 г.). «Влияние текстуры почвы и управления посевами на продуктивность мискантуса (Miscanthus × giganteus Greef et Deu.) в Средиземноморье» . ГКБ Биоэнергетика . 7 (5): 998–1008. дои : 10.1111/gcbb.12202 . hdl : 2434/837894 .
Стричевич, Ружица; Джелетович, Желько; Джурович, Невенка; Косич, Мария (ноябрь 2015 г.). «Применение модели AquaCrop для моделирования биомассы Miscanthus x giganteus при различных условиях снабжения питательными веществами» . ГКБ Биоэнергетика . 7 (6): 1203–1210. дои : 10.1111/gcbb.12206 . S2CID 83761641 .
Фабио, Эрик С.; Смарт, Лоуренс Б. (август 2018 г.). «Влияние азотных удобрений на производство порослей кустарниковой ивы с коротким севооборотом – количественный обзор» . ГКБ Биоэнергетика . 10 (8): 548–564. дои : 10.1111/gcbb.12507 .
Ауст, Cisco; Швайер, Джанин; Бродбек, Фрэнк; Заутер, Удо Ханс; Беккер, Геро; Шницлер, Йорг-Петер (2014). «Наличие земли и потенциальное производство биомассы с порослями тополя и ивы с коротким оборотом в Германии» . ГКБ Биоэнергетика . 6 (5): 521–533. дои : 10.1111/gcbb.12083 .
Фельтен, Дэниел; Фрёба, Норберт; Фрис, Жером; Эммерлинг, Кристоф (июль 2013 г.). «Энергетические балансы и потенциал снижения выбросов парниковых газов биоэнергетическими системами земледелия (мискантус, рапс и кукуруза) на основе условий ведения сельского хозяйства в Западной Германии». Возобновляемая энергия . 55 : 160–174. doi : 10.1016/j.renene.2012.12.004 .
Смиль, Вацлав (2008). Энергия в природе и обществе. Общая энергетика сложных систем . Массачусетский технологический институт Пресс. ISBN 9780262195652 .
ISO (Международная организация по стандартизации) (2014a). «ISO 17225-2:2014(ru) Твердое биотопливо. Технические характеристики и классы топлива. Часть 2. Сортированные древесные гранулы» . Проверено 11 июля 2020 г.
ISO (Международная организация по стандартизации) (2014b). «ISO 17225-6:2014(ru) Твердое биотопливо. Технические характеристики и классы топлива. Часть 6. Классифицированные недревесные пеллеты» . Проверено 11 июля 2020 г.
ван ден Брук, Ричард (1996). «Сжигание биомассы для производства электроэнергии». Биомасса и биоэнергетика . 11 (4): 271–281. дои : 10.1016/0961-9534(96)00033-5 .
Гоуз, Мринал К. (2011). Спейт, Джеймс (ред.). Справочник по биотопливу . Кембридж: Королевское химическое общество, дистрибьютор The Ingram Publisher Services. ISBN 978-1-84973-026-6 . OCLC 798795266 .
Флорес, Рилнер А.; Уркиага, Второй; Алвес, Бруно-младший; Коллиер, Леонардо С.; Бодди, Роберт М. (октябрь 2012 г.). «Урожайность и качество биомассы слоновой травы, производимой в регионе Серрадос для биоэнергетики» . Энгенхария Агрикола . 32 (5): 831–839. дои : 10.1590/s0100-69162012000500003 .
Шварц, Х. (январь 1993 г.). «Производство Miscanthus sinensis 'giganteus' на нескольких объектах в Австрии». Биомасса и биоэнергетика . 5 (6): 413–419. дои : 10.1016/0961-9534(93)90036-4 .
Смиль, Вацлав (2015). Плотность мощности: ключ к пониманию источников и использования энергии . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-02914-8 . ОСЛК 897401827 .
Виаспейс (2020). «Гигантская королевская трава: выращивайте и собирайте урожай» . Проверено 11 июля 2020 г.
Маккей (2020). «Маккей Бана Грасс» . Проверено 11 июля 2020 г.
Чжан, Ся; Гу, Хунру; Дин, Чэнлун; Чжун, Цзяньли; Сюй, Нэнсян (2010). «Коэффициент пути и кластерный анализ урожайности и морфологических признаков Pennisetum purpureum» (PDF) . Тропические луга . 44 . Институт зоотехники, Академия сельскохозяйственных наук Цзянсу, Нанкин, Китай: 95–102. S2CID 55554503 .
Хосино, Масао; Оно, Сигэру; Сирикиратаянонд, Ниттайя (1979). «Производство сухого вещества тропических трав и бобовых и его сезонные изменения в Таиланде». Японский журнал пастбищной науки . 24 : 310–317. дои : 10.14941/grass.24.310 .
Висенте-Чандлер, Хосе; Сильва, Сервандо; Фигарелла, Хасинто (апрель 1959 г.). «Влияние азотных удобрений и частоты скашивания на урожайность и состав трех тропических трав 1». Агрономический журнал . 51 (4): 202–206. дои : 10.2134/agronj1959.00021962005100040006x .
Всемирный банк (2010). «Потери при передаче и распределении электроэнергии (% от выработки)» . Проверено 11 июля 2020 г.
Шеперд, Анита; Литтлтон, Эмма; Клифтон-Браун, Джон; Мартин, Майк; Гастингс, Эстли (апрель 2020 г.). «Прогнозы глобального и британского биоэнергетического потенциала Miscanthus × giganteus — выход сырья, круговорот углерода и производство электроэнергии в 21 веке» . ГКБ Биоэнергетика . 12 (4): 287–305. дои : 10.1111/gcbb.12671 . hdl : 2164/14144 . S2CID 214369440 .
Чжан, Бинцюань; Гастингс, Эстли; Клифтон-Браун, Джон К.; Цзян, Донг; Фаай, Андре ПК (май 2020 г.). «Смоделированная пространственная оценка продуктивности биомассы и технического потенциала мискантуса × гигантского, Panicum virgatum L. и ятрофы на маргинальных землях в Китае» . ГКБ Биоэнергетика . 12 (5): 328–345. дои : 10.1111/gcbb.12673 . hdl : 2164/14246 . S2CID 213407199 .
БП (2020). «Статистический обзор мировой энергетики 2020» (PDF) .
Проэ, МФ; Гриффитс, Дж. Х.; Крейг, Дж (2002). «Влияние расстояния, видов и посадки на площадь листьев, перехват света и фотосинтез в лесном хозяйстве с коротким оборотом» . Биомасса и биоэнергетика . 23 (5). Эльзевир Б.В.: 315–326. дои : 10.1016/s0961-9534(02)00060-0 . ISSN 0961-9534 .
Лесные исследования (14 февраля 2019 г.). «Урожайность леса: справочник по таблицам роста лесов и урожайности для британского лесного хозяйства» .
МГЭИК (2019a). «Изменение климата и земельные ресурсы: специальный доклад МГЭИК об изменении климата, опустынивании, деградации земель, устойчивом управлении земельными ресурсами, продовольственной безопасности и потоках парниковых газов в наземных экосистемах. Деградация земель» (PDF) .
МГЭИК (2019b). «Уточнение Руководящих принципов МГЭИК по национальным инвентаризациям парниковых газов 2019 г. Том 4: Сельское, лесное хозяйство и другое землепользование. Глава 4» (PDF) .
МГЭИК (2019c). «Изменение климата и земельные ресурсы: специальный доклад МГЭИК об изменении климата, опустынивании, деградации земель, устойчивом управлении земельными ресурсами, продовольственной безопасности и потоках парниковых газов в наземных экосистемах. Глава 2. Взаимодействие земель и климата» (PDF) .
МГЭИК (2019d). «Изменение климата и земля: специальный доклад МГЭИК об изменении климата, опустынивании, деградации земель, устойчивом землепользовании, продовольственной безопасности и потоках парниковых газов в наземных экосистемах. Глава 6. Взаимосвязь между опустыниванием, деградацией земель, продовольственной безопасностью и потоками парниковых газов: синергия, компромиссы и комплексные варианты реагирования» (PDF) .
Фермы новой энергии (июнь 2021 г.). «CEEDS – Технология выращивания культур, не дающих семян» .
ЕС МАГИЯ (июнь 2021 г.). «Система поддержки принятия решений MAGIC – подходящие технические культуры и малоплодородные земли в ЕС» .
Таблица ЕС MAGIC (июнь 2021 г.). «Таблица MAGIC с маргинальными классами земель ЕС и ожидаемой доходностью» .
Йост, Мэтт А.; Рэндалл, Брайан К.; Кухня, Ньюэлл Р.; Хитон, Эмили А.; Майерс, Роберт Л. (2017). «Потенциальная урожайность и потребность мискантуса × гигантского в азоте на эродированной почве» . Агрономический журнал . 109 (2). Уайли: 684–695. дои : 10.2134/agronj2016.10.0582 . ISSN 0002-1962 .
Агостини, Франческо; Грегори, Эндрю С.; Рихтер, Гетц М. (15 января 2015 г.). «Связывание углерода многолетними энергетическими культурами: решение еще не принято?» (PDF) . Биоэнергетические исследования . 8 (3). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 1057–1080. дои : 10.1007/s12155-014-9571-0 . ISSN 1939-1234 . ПМЦ 4732603 . ПМИД 26855689 .
Цзан, Хуадун; Благодатская, Евгения; Вэнь, Юань; Сюй, Синлян; Дайкманс, Йенс; Кузяков, Яков (13 ноября 2017 г.). «Связывание и оборот углерода в почве под энергетической культурой мискантус: повторный подход к естественному содержанию 13 C и синтез литературы» (PDF) . ГКБ Биоэнергетика . 10 (4). Уайли: 262–271. дои : 10.1111/gcbb.12485 . ISSN 1757-1693 . S2CID 53688550 .
Андерсон-Тейшейра, Кристина Дж.; Дюваль, Бенджамин Д.; Лонг, Стивен П.; ДеЛюсия, Эван Х. (2012). «Биотопливо на ландшафте: предпочтительнее ли «разделение земель» «сбережению земель»?» (PDF) . Экологические приложения . 22 (8). Уайли: 2035–2048 гг. дои : 10.1890/12-0711.1 . ISSN 1051-0761 . ПМИД 23387108 .
Клифтон-Браун, Джон К.; Брейер, Йорн; Джонс, Майкл Б. (2007). «Снижение выбросов углерода с помощью энергетической культуры Мискантус». Биология глобальных изменений . 13 (11). Уайли: 2296–2307. Бибкод : 2007GCBio..13.2296C . дои : 10.1111/j.1365-2486.2007.01438.x . ISSN 1354-1013 . S2CID 84278660 .
Хьюз, Дж. К.; Ллойд, Эй Джей; Хантингфорд, К.; Финч, Дж.В.; Хардинг, Р.Дж. (19 мая 2010 г.). «Влияние обширных посадок мискантуса как энергетической культуры на будущие концентрации CO2 в атмосфере» (PDF) . ГКБ Биоэнергетика . 2 (2). Уайли: 79–88. дои : 10.1111/j.1757-1707.2010.01042.x . ISSN 1757-1693 . S2CID 82750146 .
Мигес, Фернандо Э.; Моэн, Мэтью; Боллеро, Херман А.; Лонг, Стивен П. (16 декабря 2011 г.). «Моделирование пространственных и динамических изменений роста, урожайности и стабильности урожайности биоэнергетических культур Miscanthus × giganteus и Panicum virgatum на территории Соединенных Штатов» (PDF) . ГКБ Биоэнергетика . 4 (5). Уайли: 509–520. дои : 10.1111/j.1757-1707.2011.01150.x . ISSN 1757-1693 . S2CID 86548277 .
Джонс, Майкл (2019). Мискантус для производства биоэнергии: растениеводство, использование и смягчение последствий изменения климата . Рутледж. ISBN 978-0-367-78757-8 . OCLC 1227271499 .
Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (2021 г.). «Заявление о политике в области биомассы» (PDF) . Корона. {{cite web}}: |author= имеет общее имя ( справка )
«IRENA – Глобальные прогнозы спроса и предложения биоэнергии – рабочий документ для REmap 2030» (PDF) . Международное агентство по возобновляемым источникам энергии . 2014.

Внешние ссылки

EU MAGIC Карта окраинных земельных участков, подходящих для плантаций мискантуса в Европе.
Карта GSOC ФАО Глобальная карта органического углерода почвы от ФАО показывает распределение органического углерода почвы в мире.
Исследования Университета Аберистуита по селекции и агрономии мискантуса.
Исследовательская программа ЕС GRACE по крупномасштабному производству мискантуса на малоплодородных землях.
Домашняя страница разведения мискантуса с 5 программами исследования мискантуса (с информативным видео о мискантусе).
Центр исследований устойчивой энергетики SERC при Университете штата Миссисипи.
Институт Университета Иллинойса по исследованию мискантуса.

[1] На основе списка Кью/POWO. Обратите внимание, что принятое название POWO — M. × longiberbis , предполагаемая высота растения составляет всего от 0,7 до 1,2 метра. «Мискантус × longiberbis (Hack.) Nakai» . Растения мира онлайн . Проверено 23 мая 2022 г. .

[An2014p71b-2] Jump up to: ^а ^б « M. x giganteus — это высокопродуктивная, стерильная, корневищная многолетняя трава C4, которая была собрана в Иокахаме, Япония, в 1935 году Акселем Олсеном. Она была привезена в Данию, где ее выращивали и распространили по всей Европе и Северной Америке для посадки в садоводческих хозяйствах. Со временем он стал известен как Miscanthus sinensis 'Giganteus', M. giganteus, Miscanthus ogiformis. Honda и Miscanthus sacchariflorus var. brevibarbis (Honda) Adati. Недавняя классификационная работа в Королевском ботаническом саду в Кью, Англия, определила его как M. x giganteus (Greef & Deuter ex Hodkinson & Renvoize), гибрид M. sinensis Anderss. . и М. sacchariflorus (Максим.) Хак». Андерсон и др. 2014 , с. 71.

[Jones-2019-22-a-3] Для достижения максимальной урожайности требуется от двух до четырех лет; «[...] для более прохладных северных участков по-прежнему требуется три-четыре года, в то время как южные участки обычно достигают потолка за два года». Джонс 2019 , с. 22.

[Wh2018p151-4] «В отличие от однолетних культур, биоэнергетика из специализированных многолетних культур, как широко распространено мнение, имеет более низкие выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла и другие экологические выгоды. Многолетние культуры, такие как мискантус и порослевая ива с коротким вращением (SRC) и тополь, имеют низкие потребности в азоте. (с выгодой для выбросов N2O и качества воды), может улавливать углерод почвы за счет уменьшения обработки почвы и увеличения распределения подземной биомассы, а также может быть экономически целесообразным на маргинальных и деградировали земли, тем самым сводя к минимуму конкуренцию с другими видами сельскохозяйственной деятельности и избегая эффектов iLUC». Уитакер и др. 2018 , с. 151.

[An2014p71c-5] «Идеальные энергетические культуры из биомассы эффективно используют доступные ресурсы, являются многолетними, хранят углерод в почве, имеют высокую эффективность использования воды, не инвазивны и требуют мало удобрений. Одна трава, которая обладает всеми этими характеристиками, а также дает большие количества биомассы — это Miscanthus x giganteus ». Андерсон и др. 2014 , с. 71.

[Le2016p20a-6] Левандовски и др. утверждают, что «[...] экономия ископаемой энергии является самой высокой там, где биомасса мискантуса используется в качестве строительного материала (в нашем анализе используется пример изоляционного материала)». Левандовски и др. 2016 , с. 20.

[Ha2017p5-6-9] «Производство корневищ для размножения в климате Соединенного Королевства занимает как минимум два вегетационного сезона, это влечет за собой очистку производственной площади от сорняков, вспашку весной и вспашку земли до образования мелкого семенного ложа, как пахоту, перед посадкой корневищ с помощью сеялки картофельного типа. [...] Весной после второго года роста корневища собирают с помощью модифицированного картофелеуборочного комбайна, сортируют вручную или полуавтоматически и разрезают на жизнеспособные части. 20–40 г. [...] Один га корневищ дает достаточно материала для посадки 10–30 га урожая с помощью одной и той же сеялки модифицированного типа картофеля. Для корневищ более низкого качества, проверенных с помощью испытаний на прорастание, потребуется 80–90 г корневищ (). частное сообщение, М. Мос)». Гастингс и др. 2017 , стр. 5–6.

[Ha2017p6a-11] «Наша работа показывает, что в зависимости от типа гибрида один га (га) семян может дать достаточно семян для ~ 1000–2000 га посадок, в зависимости от родительских комбинаций, что на два порядка больше, чем размножение корневищем. [. ..] [Достигается уровень приживаемости 85–95%». Гастингс и др. 2017 , с. 6.

[Le2016p15a-12] «Семена высеваются машиной и выращиваются в теплице (рис. 3А) перед высадкой в поле (рис. 3В). Ожидается, что методы выращивания на основе семян окажутся наиболее эффективными для расширения производства мискантуса, поскольку они имеют следующие преимущества: · С ростом рыночного спроса можно легко обеспечить большие объемы продукции, если производство семян будет хорошо развито. · Короткий период роста всходов: всего 8–10 недель от семян до конечного продукта (пробок). · Производство розеток энергоэффективно (нет необходимости в холодильниках) · Низкие затраты на создание» Левандовски и др. 2016 , стр. 15.

[OL2017p345-13] «Посевы мискантуса можно получить путем узлового размножения стеблей, собрав стебли в сентябре и немедленно посеяв их в поле без необходимости хранения в холодильнике, что в любом случае снижает жизнеспособность растения и одновременно увеличивает затраты. Посаженные стебли дают побеги и корни, а затем , корневище.» О'Локлин, Макдоннелл и Финнан, 2017 г. , стр. 345.

[Ha2017p1a-14] «Результаты показывают, что размножение новыми гибридными семенами значительно снижает затраты на создание до менее 900 фунтов стерлингов за га. ⁻¹ [...]. Безубыточная урожайность была рассчитана как 6 Мг [мг/мегаграмм равен метрической тонне] DM [сухого вещества] га. ⁻¹ и ⁻¹ [гектар в год], что составляет примерно половину средней урожайности Mxg в Соединенном Королевстве; при этом новые посеянные гибриды достигают 16 Мг сухого вещества на га. ⁻¹ на втором году испытаний в Соединенном Королевстве. Эти комбинированные улучшения значительно повысят рентабельность сельскохозяйственных культур. Компромисс между производственными затратами на подготовку различных форматов сырья показывает, что тюки являются лучшим вариантом для прямого обжига с наименьшими транспортными расходами (0,04 млн фунтов стерлингов). ⁻¹ км ⁻¹) и удобство хранения на ферме. Однако если требуется гранулированное топливо, то сбор щепы более экономичен. [...] Удельные затраты на посадку корневища и посадку штепселя аналогичны, поскольку они относительно трудоемки, тогда как посев семян, по прогнозам, снизит затраты вдвое». Гастингс и др. 2017 , стр. 1, 8.

[An2014p73a-17] «Виды C4 характерно демонстрируют повышенную эффективность использования азота (N) и воды [28,29]. В частности, виды C4 могут демонстрировать эффективность использования N в два раза выше, чем виды C3». Андерсон и др. 2014 , с. 73.

[Mc2017p503b-18] «Азотные удобрения не нужны и могут нанести ущерб устойчивости, если только их не высаживать на почвах с низким плодородием, где на раннем этапе укоренения можно добавить около 50 кг N га. ⁻¹. [...] Выбросы N2O могут быть в пять раз ниже при выращивании неудобренного мискантуса, чем при выращивании однолетних культур, и до 100 раз ниже, чем при выращивании на интенсивных пастбищах. Неподходящее добавление азотных удобрений может привести к значительному увеличению выбросов N2O с плантаций мискантуса, превышающим коэффициенты выбросов МГЭИК, хотя они все еще компенсируются потенциальной заменой ископаемого топлива». МакКалмонт и др. 2017 , стр. 503.

[Ha2017p1b-19] «Пластиковая мульчирующая пленка сократила время укоренения, улучшив экономику урожая. [...] Испытание мульчирующей пленки в Аберистуите показало значительную (P <0,05) разницу между показателями укоренения при различной плотности растений с совокупной средней урожайностью за первые 2 года почти увеличение вдвое под пленкой, как показано в Таблице 3. Использование пленки добавляет 100 фунтов стерлингов на га и 220 кг эквивалента CO2 на га. ⁻¹, к стоимости учреждения. Результатом этого увеличения является сокращение периода укоренения урожая на 1 год в условиях окружающей среды Аберистуита; аналогичное сокращение времени укоренения наблюдалось на других экспериментальных участках, а также в Ирландии (O'Loughlin et al., 2017). [...] Благодаря агрономии с мульчирующей пленкой последние посеянные гибриды приживаются гораздо быстрее и имеют значительно более высокие ранние урожаи (1-й и 2-й годы) по сравнению с коммерческими Mxg в Соединенном Королевстве, обеспечивая безубыточную окупаемость инвестиций как минимум годом ранее». Гастингс и др. 2017 , стр. 1, 9, 14–15.

[Le2016p14a-20] "Посадка семенных пробок оказалась наиболее успешным методом приживления мискантуса на маргинальных почвах. Накрытие растений полиэтиленовой пленкой ускоряет их рост. Пленка сохраняет влажность в верхнем слое почвы и повышает температуру. Это полезно для растения, особенно на легких почвах с более высоким риском стресса от засухи и при низких температурах». Левандовски и др. 2016 , с. 14.

[An2014p73b-22] «Продуктивность сельскохозяйственных культур определяется как произведение общего количества солнечной радиации, падающей на площадь земли, и эффективности перехвата, преобразования и разделения этой солнечной энергии в растительную биомассу. [...] Бил и Лонг продемонстрировали в полевых испытаниях в на юго-востоке Англии, что εc,a составляло 0,050–0,060, что на 39% выше максимального значения, наблюдаемого у видов C3. Кроме того, когда εc рассчитывается в терминах общего количества (т.е. надземного и надземного). под землей) производство биомассы M. x giganteus (εc,t), оно достигает 0,078, что приближается к теоретическому максимуму 0,1. Исследования, проведенные на Среднем Западе США Хитоном и др., показали аналогичную эффективность перехваченного PAR (0,075)». Андерсон и др. 2014 , с. 73.

[Mc2017p504a-23] "- Эффективность использования воды является одной из самых высоких среди всех культур и находится в диапазоне 7,8–9,2 г сухого вещества (кг H2O). ⁻¹. – В целом потребность в воде увеличится из-за высокой продуктивности биомассы и увеличения эвапотранспирации на уровне кроны (например, ET выше, чем у пшеницы, на 100–120 мм в год). ⁻¹). – Улучшение структуры почвы означает большую водоудерживающую способность (например, на 100–150 мм), хотя в засушливые годы почвы все еще могут быть более сухими. – Сокращение стока в более влажные годы, что способствует смягчению последствий наводнений и уменьшению эрозии почвы. – Качество дренажных вод улучшается, а вымывание нитратов значительно ниже, чем из пахотных (например, 1,5–6,6 кг N га). ⁻¹ тот ⁻¹ [для] мискантуса, 34,2–45,9 [для] кукурузы/соевых бобов)» McCalmont et al. 2017 , стр. 504.

[Mc2017p501a-24] «Бил и др. (1999) сравнили свои результаты с эффективностью использования воды культурой биомассы C3, Salix viminalis , о которой сообщалось в Lindroth et al. (1994) и Lindroth & Cienciala (1996), и предполагают, что ЭВП для мискантуса может быть примерно вдвое больше, чем у этого вида ивы. Клифтон-Браун и Левондовски (2000) сообщили о цифрах 11,5. до 14,2 г общего (надземного и подземного) СВ (кг H2O) ⁻¹ для различных генотипов мискантуса в горшках, и это сопоставимо с цифрами, рассчитанными Ehdaie & Waines (1993) для семи сортов пшеницы, которые обнаружили ЭИВ между 2,67 и 3,95 г общего сухого вещества (кг H2O). ⁻¹. Преобразование этих значений мискантуса в биомассу сухого вещества на гектар пахотных земель позволит увидеть соотношение биомассы к водопотреблению в диапазоне 78–92 кг сухого вещества на га. ⁻¹ (мм водного столба) ⁻¹. Рихтер и др. (2008) смоделировали потенциал урожайности мискантуса на основе 14 полевых испытаний в Великобритании и обнаружили, что почвенная вода, доступная растениям, была наиболее значимым фактором в прогнозировании урожайности, и они рассчитали соотношение урожайности сухого вещества к доступной почвенной воде при 55 кг сухого вещества на га. ⁻¹ (мм водного столба) ⁻¹, при этом всего 13 кг ДМ га ⁻¹ на каждый 1 мм выпавших осадков, что, вероятно, связано с высоким уровнем перехвата и испарения пологом. Даже по стандартам C4 эта эффективность высока, как видно из сравнения с полевыми измерениями, составляющими в среднем 27,5 ± 0,4 кг надземного сухого вещества на га. ⁻¹ (мм водного столба) ⁻¹ для кукурузы (Tolk et al., 1998)» McCalmont et al. 2017 , стр. 501.

[Mc2017p493a-25] «С точки зрения интенсивности производства энергии, биомасса мискантуса производит больше чистой энергии на гектар, чем другие биоэнергетические культуры, около 200 ГДж на га. ⁻¹ тот ⁻¹, особенно пахотные [кукуруза для биогаза 98, рапс для биодизельного топлива 25, пшеница и этанол из сахарной свеклы 7–15 (Hastings et al., 2012)]. Фельтен и др. (2013) подсчитали аналогичные цифры, сообщив о 254 ГДж га. ⁻¹ тот ⁻¹ для мискантуса» МакКалмонт и др. 2017 , стр. 493.

[Hastings2017p2a-27] Гастингс и др. пишут, что «[полевые] испытания показали, что для многих мест в Европе M. x giganteus имеет самый большой энергетический выход из всех потенциальных биоэнергетических культур с точки зрения чистых МДж га. ⁻¹ [мегаджоуль на гектар] и высочайшую эффективность использования энергии (EUE) с точки зрения энергетических затрат на производство из-за относительно высокой урожайности и низких затрат [...]». Гастингс и др. 2009а , с. 180.

[Pr2002p323a-28] Урожайность SRF ивы и тополя в Великобритании находится в диапазоне 10–12 тонн сухого вещества с гектара в год, согласно Proe, Griffiths & Craig 2002 , стр. 322–323. В мета-исследовании урожайности ивы Fabio et al. цитируйте результаты испытаний ивы в Швеции, дающие 8, 13 и 14 тонн. Авторы приводят данные о двух испытаниях ивы в Великобритании, оба с урожайностью 10 тонн, и один опыт в Ирландии с урожайностью 8–10 тонн. См. таблицы 1 и 2 Fabio & Smart 2018 , стр. 551 и 552. Точки данных по урожайности ивы (местоположение не указано) на рисунке 2, с. 554 показывают среднюю урожайность примерно 6–7 тонн с гектара в год. В таблице 3, стр. 557, приведены шесть исследований со средней урожайностью 10 тонн с гектара в год. Эйлотт и др. собрал данные с 49 испытательных площадок для ивы и тополя в Великобритании и пришел к выводу: «Результаты полевых испытаний показали, что наблюдаемая урожайность SRC значительно различалась в зависимости от генотипа и севооборота (Таблица 1). Самые высокие урожаи были зарегистрированы у ивы в двух севооборотах, при этом 16 генотипов в среднем составляют 9,0 ок. [тонна сухого вещества] га ⁻¹ тот ⁻¹ по сравнению с 6,3 га ⁻¹ тот ⁻¹ для генотипов тополя. Самой высокоурожайной родительской линией была шведская S. vimanlis × S. schwerinii , которая демонстрировала стабильно высокие урожаи в обоих севооборотах и высокую устойчивость к ржавчине. Эта родительская линия включала самый урожайный единственный генотип, Tora, со средней урожайностью в обоих севооборотах 11,3 га. ⁻¹ тот ⁻¹Эйлотт и др ., 2008 , стр. 363. Моделируя будущее, Ауст и др. оценивают средний урожай ивы и тополя SRC, выращиваемых на пахотных землях в Германии, в 14 тонн, см. Ауст и др., 2014 , стр. 529. Фабио и др. сообщают, что для достижения такой урожайности иве и тополю требуется 92–400 кг азота на гектар в год. урожайность указана в их статье. См. Fabio & Smart 2018 , стр. 551–552. Гастингс и др. использовали программное обеспечение для компьютерного моделирования для оценки урожайности мискантуса, ивы и тополя в Великобритании и пришли к выводу, что средняя урожайность находится в узком диапазоне от 8,1 до 10,6. сухих тонн на гектар в год для всех этих растений, при этом мискантус занимал среднее место по урожайности в более теплых условиях. на юго-западе, а корректировка компьютерной модели с учетом ожидаемого более теплого климата в 2050 году сделала мискантус самой урожайной культурой на большей территории: самый высокий выход из рассматриваемого сырья». Гастингс и др. 2014 , стр. 108, 119.

[Br2000p272-29] Оценки урожайности см. в документе ФАО «Глобальный прогноз будущих поставок древесины с лесных плантаций» , разделы 2.7.2–2.7.3. ФАО предоставляет оценки урожайности в кубических метрах (м ³); от 1 до 25 м ³ глобально. Кубические метры преобразованы в сухие тонны на основе следующих данных: Сосна обыкновенная, произрастающая в Европе и Северной Азии, весит 390 кг/м. ³ сушка в духовке (влажность 0%). Сухой вес видов эвкалипта, обычно выращиваемых на плантациях Южной Америки, составляет 487 кг/м. ³ (среднее значение Lyptus , Rose Gum и Deglupta ). Средний вес видов тополя, обычно выращиваемых на плантациях в Европе, составляет 335 кг/м. ³ (в среднем по тополю белому и тополю черному .

[Smil2008p75-76a-31] Точнее, чистый годовой прирост (NAI) для естественного леса смешанного умеренного пояса составляет (2–2,5 м). ³ на гектар, от 0,9 м3 в Греции до 6 м3. ³ во Франции). Кубические метры преобразованы в сухие тонны на основе следующих данных: Сосна обыкновенная, произрастающая в Европе и Северной Азии, весит 390 кг/м. ³ сушка в духовке (влажность 0%). Сухой вес видов эвкалипта, обычно выращиваемых на плантациях Южной Америки, составляет 487 кг/м. ³ (среднее значение Lyptus , Rose Gum и Deglupta ). Средний вес видов тополя, обычно выращиваемых на плантациях в Европе, составляет 335 кг/м. ³ (в среднем по тополю белому и тополю черному . Смил 2008 , стр. 75–76.

[Ha2009p186a-33] Программное обеспечение для урожайности мискантуса Miscanfor рассчитывает снижение урожайности на 33% между осенним пиком и зимним урожаем. См. Гастингс и др. 2009 , с. 186 . Этот расчет подтвержден Roncucci et al. которые обнаружили снижение урожайности сухой массы на 32–38% для своих тестовых культур, когда сбор урожая был отложен до зимы. См. Ронкучи и др. 2015 , с. 1002. Клифтон-Браун и др. обнаружили среднее снижение урожайности на 0,3% в день в период между пиком осенней урожайности и зимним сбором урожая, см . Clifton-Brown, Breuer & Jones 2007 , p. 2305.

[An2014p79a-34] «Большая часть литературы, в которой сообщается об урожайности сухой биомассы M. x giganteus, основана на европейских исследованиях. Потолочный пик урожайности биомассы в укоренившихся насаждениях M. x giganteus приблизился к 40 т сухого вещества (СВ) на га. ⁻¹ в некоторых странах Европы, хотя для достижения такого потолка урожайности может потребоваться 3–5 лет. По всей Европе урожайность до 25 т сухого вещества на га. ⁻¹ из устоявшихся насаждений M. x giganteus были зарегистрированы на территориях между центральной Германией и южной Италией, тогда как пиковая урожайность в центральной и северной Европе колебалась в пределах 10–25 т сухого вещества на га. ⁻¹, и более 30 т ДМ га ⁻¹ в Южной Европе. Количественный обзор существующих насаждений M. x giganteus по всей Европе показал, что средний пиковый урожай биомассы составляет 22 т сухого вещества на га. ⁻¹, усредненное по нормам N и уровням осадков». Anderson et al. 2014 , стр. 79.

[Fe2012p662a-35] «Со второго года посадки мискантуса урожай собирали ежегодно на грани всходов в конце марта или начале апреля. Средняя урожайность мискантуса составляла 15 Мг сухой массы (дм) га. ⁻¹ и ⁻¹, который оставался почти постоянным с четвертого года основания». Felten & Emmerling 2012 , стр. 662.

[Ha2017p4a-36] «Урожайность, использованная при расчете выбросов парниковых газов и экономики сельскохозяйственных культур, в этом исследовании использовалась средняя урожайность 12–14 млн га. ⁻¹ и ⁻¹ которые наблюдались у Mxg на текущих коммерческих посадках, наблюдаемых в Соединенном Королевстве (частное сообщение, М. Мос). Мы предположили логистическое увеличение урожайности в год создания и линейное снижение урожайности через 15 лет. Lesur et al. (2013). Межгодовые колебания урожайности, обусловленные погодными условиями, как наблюдалось в ходе долгосрочных испытаний (Clifton-Brown et al., 2007) и моделировались урожайности мискантуса в Соединенном Королевстве с использованием данных о погоде с 2000 по 2009 год (Harris et al., 2014). ) с использованием модели MiscanFor (Hastings et al., 2009, 2013) указывает на то, что стандартное отклонение, связанное с погодой, Межгодовые колебания урожайности в Соединенном Королевстве составляют порядка 2,1 млн га. ⁻¹ и ⁻¹ для средней урожайности 10,5 млн га ⁻¹ и ⁻¹ для всего Соединенного Королевства. Смоделированные урожаи, как правило, пессимистичны, поскольку они рассчитывают урожайность неорошаемых земель и не учитывают поддержку грунтовых вод, которая имеется на многих пахотных фермах Соединенного Королевства». Гастингс и др. 2017 , стр. 4.

[Smil-2015-81-a-39] Вацлав Смил оценивает примерно удвоение чистой первичной продукции (NPP) биомассы в тропиках по сравнению с регионами мира с умеренным климатом. Смил 2015 , с. 81 .

[MAGIC-2021-a-40] Исследователи проекта ЕС MAGIC (Маргинальные земли для выращивания технических культур) утверждают, что диапазон температуры роста мискантуса × гигантского составляет от 8 до 45 ° C. Таблица ЕС MAGIC 2021 .

[Hughes-2010-82-83-a-41] «Приблизительно в два раза сухое вещество преобразуется в углерод (Michel et al., 2006) и в 10 раз — из ⁻¹ в кг·м ⁻². [...] На рисунке 2 показаны глобальные прогнозы АЭС «Мискантус» на основе моделирования жизнеспособности. Расчетные значения варьируются от 0,5 кг C м ⁻² тот ⁻¹ в бореальном регионе от 1 до 2 кг C м ⁻² тот ⁻¹ в средних широтах и 3 и 5 кг См. ⁻²тот ⁻¹ в тропиках». Хьюз и др. 2010 , стр. 82–83.

[Sheperd-2020-295-a-42] Шеперд и др. утверждают, что Micanthus × giganteus «снижает выработку ассимилятов при температуре выше 28°C», и прогнозируют, что урожайность в тропиках будет низкой. Однако оценка среднего тропического урожая не приводится. Шепард и др. 2020 , стр. 295, 298.

[Zhang-44] Чжан и др. измеренная урожайность бановой травы (вариант Napier) составила 74 тонны с гектара в год при небольшом внесении удобрений и количестве осадков 1000 мм. Чжан и др. 2010 , стр. 96, 98 (табл. 1).

[Hoshino-45] Хосино и др. зафиксировал урожайность 75,6 тонн с гектара в год на второй год роста при обильном удобрении и уровне осадков 1000 мм в год. Хосино, Оно и Сирикиратаянонд 1979 , стр. 310, 311, 315.

[Vicente‐Chandler-46] Висенте-Чандлер и др. обнаружили, что сильно удобренный дербенник дает 75 661 фунт сухого вещества на акр в год при срезании с 90-дневными интервалами, что эквивалентно 84,8 тоннам на гектар в год. Висенте-Чандлер, Сильва и Фигарелла, 1959 , с. 202.

[Viaspace-47] «Общая потребность в воде составляет примерно 100 мм (4 дюйма) в месяц в эквиваленте осадков. [...] Урожайность гигантской королевской травы зависит от времени между сборами урожая. Например, шестимесячный урожай высокой гигантской королевской травы , можно рассчитывать на получение 80 или более тонн США на акр (180 метрических тонн на гектар) свежей травы при влажности примерно 70–75%. Для двух урожаев в год увеличьте эти цифры вдвое». Виаспейс 2020 .

[Mackay-48] Маккей указывает урожайность в 360 влажных тонн с гектара в год, но не дает количественной оценки содержания влаги. Маккей 2020 .

[Qu2015p1a-50] «По оценкам Азиатско-Тихоокеанского экономического сотрудничества (АТЭС), маргинальные земли составляют примерно 400 миллионов гектаров в Азии, на островах Тихого океана, в Австралии и Северной Америке. По другим оценкам, глобальная площадь маргинальных земель составляет от 1100 до 6650 миллионов га. в зависимости от параметров, используемых для описания маргинальных (например, «неблагоприятные сельскохозяйственные угодья», «заброшенные или деградированные пахотные земли» или засушливые, лесные, луговые, кустарниковые или Потенциальная площадь, доступная в США для выращивания культур с целлюлозной биомассой и малозатратных, высокоразнообразных местных смесей многолетних растений, колеблется от 43 до 123 миллионов гектаров. Различия в этих оценках отражают непоследовательность в использовании термина «маргинальные». «земля», несмотря на ее широкое использование в биоэнергетической промышленности и литературе. Маргинальные земли часто описываются как деградированные земли, непригодные для производства продуктов питания и/или некоторых неоднозначно низкого качества и часто называются непродуктивными. Непродуктивные почвы характеризуются неблагоприятными химическими и/или физическими свойствами, которые ограничивают рост растений и урожайность, включая низкую способность хранить воду и питательные вещества, высокую засоленность, токсичные элементы и плохую текстуру. Дополнительные трудности, возникающие в маргинальных ландшафтах, включают небольшую глубину почвы из-за эрозии, плохой дренаж, низкое плодородие, крутой рельеф и неблагоприятный климат. Несмотря на низкое качество маргинальных земель и потенциальные проблемы, которые они могут представлять для их производства, биомасса вряд ли будет выращиваться на высококачественных землях, которые экономически выгодны для выращивания традиционных культур». Куинн и др. 2015 , стр. 1–2.

[IPCC2019cp193-52] «Оценки маргинальных/деградированных земель, которые в настоящее время считаются доступными для биоэнергетики, варьируются от 3,2 до 14,0 млн км2, в зависимости от принятых критериев устойчивости, определений классов земель, почвенных условий, метода картографирования земель, а также экологических и экономических соображений (Campbell et al. 2008; Cai и др., 2011 г.; Льюис и Келли, 2014 г.)». МГЭИК 2019c .

[Qu2015p4a-55] Проходит 30 дней со средней температурой ниже -3,4 ° C, прежде чем температура почвы упадет ниже -3,4 ° C. См. Гастингс и др. 2009б , с. 184. Куинн и др. заявляют, что «площадь листьев и урожайность [m]iscanthus × giganteus уменьшаются в условиях засухи, но доступность воды не влияет на образование побегов или высоту растений в начале вегетационного периода. [стр. 4]. [...] Miscanthus × giganteus и жизнеспособность корневища не пострадали от наводнения [стр. 5] [...] Соленость выше 100 мМ повлияла на рост Miscanthus × giganteus, с корневищами > корнями >. побеги в порядке возрастания чувствительности (наименее чувствительные корневища). Растения, выращенные из более крупных корневищ, первоначально были менее чувствительными [стр. 8]. составлял -3,4 °C, что может быть проблематичным, особенно в первую зиму [...] Miscanthus × giganteus демонстрирует необычную холодоустойчивость для вида C4 [стр. 10]. и CAM-видам присущи механизмы устойчивости к тепловому стрессу, имеет смысл рассмотреть культуры, полученные из биомассы с этими путями фотосинтеза (см. Таблицу 5) [стр. 11] [...] Наш обзор литературы выявил несколько «универсальных» культур из биомассы, которые умеренно или высоко толерантны к множеству стрессоров окружающей среды (таблица 6). Например, Andropogon gerardii , Eucalyptus spp., Miscanthus spp., Panicum virgatum , Pinus spp., Populus spp., Robinia pseudoacacia и Spartina pectinata Было показано, что умеренно или высоко толерантны к четырем или более типам стресса [стр. 14].» Куинн и др. 2015 , стр. 4, 5, 8, 10, 11, 14.

[St2017p99a-57] «Большинство засоленных почв, покрывающих 539 567 км2 в европейской географической зоне, можно использовать для выращивания мискантуса с предполагаемым снижением урожайности до 11%; еще 2717 км2 можно использовать с предполагаемым снижением урожайности на 28%, и только 3607 км2 приведет к снижению урожайности более чем на 50%». Ставриду и др. 2017 , с. 99.

[St2017p100a-58] «DW корневища [сухой вес] и соотношение корня/корневища и подземной/надземной DW не подвергались воздействию повышенной засоленности, и только DW корня значительно уменьшалась при самой высокой концентрации соли (22,4 дСм · м-1). NaCl) (Таблица 1) Płażek et al (2014) показали аналогичный ответ у M. × giganteus, с уменьшением только в корнях DW. 200 мм NaCl и отсутствие изменений в корневищах с DW ниже 200 мм NaCl. Эта способность многолетних трав сохранять подземную биомассу в условиях стресса может сохранить достаточные запасы для следующего вегетационного периода (Karp & Shield, 2008), хотя это может быть физиологически; актуально для временных стрессов, таких как засуха, еще предстоит выяснить, как эта реакция влияет на урожайность из года в год под накопительным стрессовым эффектом засоления». Ставриду и др. 2017 , с. 100.

[Le2016p19a-59] «Самая высокая урожайность биомассы, а также самый высокий потенциал экономии парниковых газов и ископаемой энергии (до 30,6 т CO2-экв/га*год [эквивалента CO2 на гектар в год] и 429 ГДж/га*год [гигаджоуль на гектар в год] ], соответственно) может быть достигнуто на немаргинальных участках в Центральной Европе. На маргинальных участках, ограниченных холодом (Москва/Россия) или засухой. (Адана/Турция) может быть достигнута экономия до 19,2 т CO2-экв/га*год и 273 ГДж/га*год (Москва) и 24,0 т CO2-экв/га*год и 338 ГДж/га*год (Адана)». Левандовски и др. 2016 , с. 19.

[BPcoal-61] Потребление энергии на основе угля в Китае в 2019 году составило 81,67 ЭДж (52% мирового потребления). См. стр. 47. БП 2020 .

[Ha2009bp161a-64] «Гибель от выстрела означает, что в данном году урожайность будет ограниченной, но в следующем году она восстановится. Гибель корневища означает, что урожай необходимо пересадить. [...] Для условий засухи мы рассчитываем время ниже увядания Пункт: если этот период превышает 30 дней, то побег погибает в этом году, если он превышает 60 дней для M. × giganteus, корневище погибает, а урожай уничтожается. Это было основано на эксперименте с водным стрессом в камере выращивания. M. × giganteus этот период увеличен до 60 и 120 дней (Клифтон-Браун и Гастингс, неопубликованные данные) Для M. sinensis ». Гастингс и др. 2009б , с. 161.

[Ro2015p1001a-65] Ронкуччи и др. сообщает примерно в 2 раза больший урожай мискантуса, посаженного в илистом суглинке ( который имеет лучшую водоудерживающую способность) по сравнению с супесчаной почвой (Италия) после относительно нормального вегетационного периода с точки зрения осадков , и примерно в 6 раз больший урожай после вегетационного периода, сопровождающегося сильной засухой: «Во второй год роста (2011 г.) культуры, выращиваемые на SiC [пылевато-суглинистой] почве, показали значительно более высокий надземный сухой урожай (таблица S1) по сравнению с культурами, растущими в SL [супесь] почва (19,1 против 10,9 Мг/га ⁻¹) (рис. 2а). [...] Общие тенденции в продуктивности биомассы усилились в третий вегетационный год (2012 г.), когда мискантус, растущий в почве SL, подвергся серьезному влиянию летней засухи, которая привела к преждевременному надземному старению, потере листьев и торможению цветения. Таким образом, в среднем за три даты уборки урожай сухой биомассы в почве SL был на порядок ниже, чем в почве SiC (24,6 против 3,9 Мг/га). ⁻¹). [...] Результаты, полученные в наших экспериментах, подтвердили важность наличия воды для определения удовлетворительной урожайности мискантуса в средиземноморской среде. Фактически, плантации мискантуса на почвах, характеризующихся плохой водоудерживающей способностью (т.е. почва SL), серьезно пострадали после трех лет выращивания, при этом урожайность сухих урожаев составила менее 5 Мг/га. [...] Ронкучи и др. 2015 , стр. 1001, 1004. Стричевич и др. сделать аналогичный вывод, добавив в уравнение глубину корней: «Доступность воды для мискантуса в равной степени зависела от осадков и накопленной влаги в почве, так что урожайность обычно отражала глубину корней и характеристики почвы. Например, урожайность, зарегистрированная в Ралье, была ниже чем достигнутые в Земуне из-за ограниченного слоя почвы в первом случае [1,1 м] и неспособности мискантуса развивать более глубокие корни. Важность почвы и глубины корней для моделирования выращивания растений была очевидной. подтверждено другими исследователями (Raes et al., 2009)». Видеть Стричевич и др. 2015 , стр. 1205.

[St2015p1207a-66] Стричевич и др. Однако выскажем противоположную точку зрения: «Каждый год мискантус увеличивал свою надземную биомассу и глубину корней [...]. В первые два года у мискантуса образовывались корневища, и рост корней был медленным. На третий год в почве было достаточно влаги. более плодородный поверхностный слой почвы, так что глубина корней оказалась меньше ожидаемой. Следующие 3 года были засушливыми, поэтому в поисках воды корни значительно увеличили свою глубину (до 2,3 м), что согласовывалось с данными, собранными в других экспериментах. (Нойкирхен и др., 1999; Riche & Christian, 2001)». См. Стричевич и др. 2015 , стр. 1207.

[Ro2015p1005a-67] Орошение также может повысить урожайность, если его применять в засушливые вегетационные периоды (определяемые как количество осадков 150–300 мм). На почвах с хорошей водоудерживающей способностью потенциально можно избежать орошения, если количество осадков превышает 420 мм: «Мантинео и др. (2009) заявили, как орошение в первые 3 года после посадки повлияло на подземный рост и размер мискантуса, и те же авторы обнаружили, что хорошие надземные урожаи в четвертый и пятый годы (около 27 и 18 млн га ⁻¹), когда не было орошения. Эти результаты подтверждены Mann et al. (2013b), которые исследовали динамику корневой системы мискантуса в зависимости от богарных и орошаемых условий и отметили, что корни не развиваются на глубине менее 1,2 м в богарных условиях, хотя при дополнительном поливе во время укоренения мискантус смог развить корни на глубине 3 м. вниз. Таким образом, закономерности роста мискантуса на супесчаной почве (Эксперимент 1) подчеркивают важность подачи оросительной воды также в течение нескольких лет после основания. Однако в почвах, характеризующихся хорошей водоудерживающей способностью (Опыт 2), выяснилось, что поливная вода не оказала влияния на урожайность сельскохозяйственных культур. Предыдущие исследования, проведенные в Средиземноморье (центральная и южная Италия) по сравнению орошаемых и неорошаемых культур мискантуса, дали неоднозначные результаты. Фактически, на юге Италии двух- и трехлетние культуры реагировали на орошение только тогда, когда запас воды превышал 440 мм (Cosentino et al., 2007) или когда количество осадков в течение вегетационного периода было довольно ограниченным (около 400 мм) (Mantineo и др., 2009). Важность осадков для мискантуса, выращиваемого в Средиземноморье, была подтверждена Petrini et al. (1996), которые сравнили мискантус, выращиваемый на богарных и орошаемых землях в двух разных местах центральной Италии. У 2-летних посевов на участке с более высоким количеством осадков (>420 мм) различий в надземной урожайности не отмечено, а у орошаемого мискантуса на 58% выше на участке с меньшим количеством осадков (около 313 мм). Наконец, на нашем экспериментальном участке Ercoli et al. (1999), сравнивая влияние орошения и азотных удобрений на урожайность мискантуса, наблюдали увеличение примерно на 20% (+4,5 Мг/га). ⁻¹) на орошаемых и богарных участках, убранных осенью. Это согласуется с нашими результатами: когда количество осадков в течение вегетационного периода было довольно низким (~ 164 мм) и аналогично количеству, о котором сообщает Ercoli et al. (1999) (~173 мм), орошаемые участки увеличили сухой урожай примерно на 15% по сравнению с неорошаемыми участками. И наоборот, в 2012 году, когда количество осадков было намного больше (~ 400 мм), мискантус при ET0 и ET75 давал почти одинаковый урожай». Ронкучи и др. 2015 , стр. 1005–1006, .

[St2015p1204a-68] Стричевич и др. сделать то же самое в отношении сельскохозяйственных культур в Сербии. Почва на этом участке обычно хорошо увлажняется в начале вегетационного периода из-за таяния снега. Если корни растут глубоко (2–3 м) и почва обладает хорошей водоудерживающей способностью, для получения хороших урожаев (20–25 т/га в год) достаточно 300–400 мм осадков за сезон. Стричевич и др. 2015 , стр. 1204–1205. (Однако в таблице 2 на стр. 1208 заявленные уровни осадков для урожаев 20–25 тонн еще ниже: 220, 220 и 217 мм. Неясно, почему авторы выбрали оценку 300–400 мм вместо 220 мм. .) Авторы отмечают, что если вообще нет ограничений по воде, то есть если посевы орошаются, то можно рассчитывать на удвоение урожайности. (42 тонны на гектар в год). Обратите внимание, что этот выход является результатом компьютерного моделирования, а не фактически измеренным выходом. Авторы использовали бесплатно доступное программное обеспечение ФАО для прогнозирования урожайности AquaCrop для расчета урожайности в оптимальных условиях: «Хотя мискантус обычно дает высокие урожаи даже при недостаточном водоснабжении, он очень хорошо реагирует на орошение, увеличивая выход биомассы на целых 100% (Козентино и др., 2007). В экологических условиях Сербии мискантус имел достаточно воды в течение первых трех лет исследований, но в течение коротких периодов времени он испытывал водный дефицит. четвертый, пятый и шестой годы. Чтобы проверить, генерировала ли модель реалистичные уровни биомассы, когда запас воды был неограниченным, использовался файл под названием «Генерация графика орошения» и была выбрана опция «Пополнять, когда 80% доступной воды истощается». Таким образом, если применяется орошение, необходимо ввести даты орошения и количество воды, чтобы они были учтены в водном балансе. В данном примере вместо ввода дат орошения и количества воды. модель определила, сколько вода была необходима и когда для достижения потенциальной урожайности. Те же входные данные с добавлением поливной воды позволили получить урожайность 42 млн га-1, что соответствует показателям, зарегистрированным в Греции и Италии при орошении и отсутствии ограничений, в аналогичных климатических условиях и с аналогичной плотностью посевов (Cosentino et al. , 2007; Даналатос и др., 2007)» (там же, стр. 1206–1207).

[Ns2014p129a-71] «Мискантус, выращенный на загрязненных почвах, может содержать более высокие концентрации TE в побегах [микроэлементы; металлы и металлоиды], но TF [коэффициент транслокации], который по большей части меньше 1, указывает на то, что передача TE от корня к побегу затруднена. сведено к минимуму (табл. 3). Сочетание этого признака с низким КБК [коэффициентом биоконцентрации] и более высокими концентрациями ТЭ в корнях, чем в побегах, свидетельствует о способности почвы удерживать ТЭ. многолетний рост и его способность стабилизировать TE и разлагать некоторые органические загрязнители, мискантус потенциально может ограничить перенос загрязняющих веществ в различные области окружающей среды за счет уменьшения (1) выщелачивания загрязняющих веществ из корневой зоны и загрязнения грунтовых вод, (2) стока загрязняющих веществ (водной эрозии) и загрязнение поверхностных вод, (3) выбросы пыли в атмосферу вследствие ветровой эрозии и сезонной обработки почвы, и (4) попадание загрязняющих веществ в АГ [надземные] части установки и, таким образом, перенос Таким образом, как непродовольственная культура, мискантус представляет собой потенциальный ресурс для фитоконтроля загрязненных территорий с возможностью фитостабилизации TE и/или деградации органических загрязнителей, что дает возможность снизить риски как для человека, так и для окружающей среды». Нсанганвимана и др. 2014 , с. 129.

[ISOw-91] «Сырьем для древесных гранул является древесная биомасса в соответствии с Таблицей 1 стандарта ISO 17225-1. Пеллеты обычно производятся в матрице, общее содержание влаги обычно составляет менее 10 % от их массы во влажном состоянии». ISO (Международная организация по стандартизации) 2014a .

[ISOnw-92] «Сырьем для недревесных гранул может быть травянистая биомасса, фруктовая биомасса, водная биомасса или смеси и смеси биомассы. Эти смеси и смеси могут также включать древесную биомассу. Они обычно производятся в матрице с общим содержанием влаги обычно менее 15 % их массы». ISO (Международная организация по стандартизации) 2014b .

[TransmissionLoss-93] Данные о потерях при передаче данных Всемирного банка, получены от МЭА. Всемирный банк 2010 .

[Smil2015a-95] Кроме того, по оценкам Смила, мощность новых фотоэлектрических солнечных электростанций достигает 7–11 Вт/м. ² в солнечных регионах мира. Смил 2015 , с. 191.

[Mc2017p496a-98] «Запасы углерода в почве представляют собой баланс между скоростью разложения органического вещества почвы и ежегодным поступлением органического материала с растительностью, навозом или любым другим органическим веществом». МакКалмонт и др. 2017 , с. 496.

[Mc2017p496b-105] «SOC [органический углерод почвы], полученный в результате воздействия сельскохозяйственных культур, будет ниже в первые годы зарождения (Циммерманн и др., 2012), при этом потери от беспокойства местного углерода C3 будут опережать поступления C4 при посадке на пастбищах». МакКалмонт и др. 2017 , с. 496.

[Wh2018p152a-106] Аналогично, выбросы N2O (закиси азота) сильно различаются в зависимости от предыдущего землепользования, зрелости урожая и нормы внесения удобрений, однако «[...] выбросы после укоренения от многолетних культур в целом были намного ниже, чем выбросы от однолетних культур [...] мы пришли к выводу, что использование почв с низким содержанием углерода для выращивания многолетних биоэнергетических культур уменьшит потери углерода в почве в краткосрочной перспективе и будет способствовать связыванию углерода в почве в долгосрочной перспективе. может быть ценным инструментом в смягчении последствий изменения климата (Lal, 2003)». Уитакер и др. 2018 , стр. 152, 154.

[Mc2017p493b-107] Jump up to: ^а ^б «Любое нарушение почвы, например, вспашка и культивация, вероятно, приведет к кратковременным дыхательным потерям почвенного органического углерода, разлагаемого стимулированными популяциями почвенных микробов (Ченг, 2009; Кузяков, 2010). В этом году ежегодное нарушение под посевами пахотных культур повторяется. через год, что приводит к снижению уровня SOC. Многолетние сельскохозяйственные системы, такие как пастбища, имеют время возместить потери, вызванные нечастыми нарушениями, что может привести к более высокому равновесному содержанию углерода в почве. (Гельфанд и др., 2011; Зенон и др., 2013)». МакКалмонт и др. 2017 , с. 493.

[IPCC2019a-108] Jump up to: ^а ^б «Обработка почвы разрушает почвенные агрегаты, которые, помимо других функций, как полагают, препятствуют поглощению и разложению почвенными бактериями, грибами и другими микробами ПОВ (Грэнди и Нефф, 2008). Агрегаты уменьшают доступ микробов к органическому веществу, ограничивая физический доступ к минерально-стабилизированному веществу. органических соединений, а также снижение доступности кислорода (Cotrufo et al. 2015; Lehmann and Kleber 2015). обработка почвы при преобразовании местных экосистем в сельское хозяйство, микробное потребление SOC и последующее дыхание CO2 резко возрастают, сокращая запасы углерода в почве (Грэнди и Робертсон, 2006; Гранди и Нефф, 2008)». МГЭИК 2019a , стр. 393.

[IPCC2019dp553-572-591-110] «Пять вариантов обладают большим потенциалом смягчения последствий (>3 ГтCO2э/год) без негативного воздействия на другие проблемы (высокая степень достоверности). Это: повышение продуктивности продуктов питания; сокращение обезлесения и деградации лесов; увеличение содержания органического углерода в почве; борьба с пожарами; и сокращение послеуборочных потерь [...] Увеличение запасов углерода в почве удаляет CO2 из атмосферы и увеличивает водоудерживающую способность почвы, тем самым повышая устойчивость к изменению климата и повышая способность к адаптации [...]. Увеличение содержания органического вещества в почве является мерой по решению проблемы деградации земель (см. раздел 6.2.1), а восстановление деградированных земель помогает повысить устойчивость к изменению климата. Увеличение содержания углерода в почве является важным вариантом адаптации к изменению климата . деградации земель каждый год, а более 3,2 миллиарда человек во всем мире страдают от деградации земель (IPBES 2018), методы, направленные на увеличение органического углерода в почве, имеют большой потенциал для решения проблем адаптации (Таблица 6.23)». МГЭИК 2019d , стр. 591, 572, 591.

[Do2009p422a-111] Дондини и др. 2009 , с. 422. Авторы не определяют количественно урожайность надземной сухой массы, вместо этого здесь используется медианная оценка МакКалмонта в 10–15 тонн для всей Великобритании (см. McCalmont et al. 2017 , стр. 497) вместе с Кале и др. оценили содержание углерода в мискантусе в 48% (см. Kahle et al. 2001 , таблица 3, стр. 176.

[Mi2016p322a-112] Милнер и др. 2016 , таблица 4, стр. 322, 323. Учитывая среднюю урожайность сухой массы в Великобритании 12,5 тонн с гектара (см. McCalmont et al. 2017 , стр. 497), вместе с оценкой содержания углерода в мискантусе Кале и др., равной 48%. (см. Kahle et al. 2001 , таблица 3, стр. 176.

[Na2018p1a-113] Накадзима и др. 2018 , с. 1. В целом следует ожидать более низких норм чистого накопления для молодых плантаций из-за ускоренного распада углерода и, следовательно, выбросов CO2 во время посадки (см. Поступление/выход углерода в почве . Авторы указывают выход сухой массы 25,6 (± 0,2) тонны на гектар в год. Оценка содержания углерода 48% (см. Kahle et al. 2001 , таблица 3, стр. 176).

[Ha2004p102a-114] На участке Мискантус, созданном 16 лет назад, было 106 тонн подземного углерода на гектар. На контрольном участке 1 содержалась 91 тонна подземного углерода, на контрольном участке 2 — 92 тонны. Средняя разница с контрольными участками 15,5 тонн. Что касается надземного углерода, общее количество собранного сухого вещества с гектара на участке за 16 лет составило 114 тонн, или 7,13 тонны в год. Через 16 лет общее количество подземного углерода, полученного от мискантуса (C4), достигло 18 тонн, что эквивалентно 29% от общего количества углерода, поступившего от мискантуса за эти годы, в виде опавших листьев, корневищ и корней. Среднее количество углерода, полученного из мискантуса, в год составило 1,13 тонны. Хансен и др. 2004 , стр. 102–103.

[Mc2017p493c-115] «[...] кажется вероятным, что пахотные земли, преобразованные в мискантус, будут связывать почвенный углерод; из 14 сравнений 11 показали общее увеличение SOC по всей глубине выборки с предполагаемыми скоростями накопления в диапазоне от 0,42 до 3,8 мг C га. ⁻¹ тот ⁻¹. Только три сравнения пахотных земель показали более низкие запасы SOC под Мискантусом, и это предполагает незначительные потери между 0,1 и 0,26 Мг га. ⁻¹ тот ⁻¹МакКалмонт и др. 2017 , стр. 493.

[Mc2017p496c-116] «Корреляцию между возрастом плантаций и SOC можно увидеть на рис. 6, [...] линия тренда предполагает чистую скорость накопления 1,84 Мг C на га. ⁻¹ тот ⁻¹ с уровнями, аналогичными уровням пастбищ в равновесии». МакКалмонт и др. 2017 , стр. 496.

[Ka2001p1a-117] Учитывая среднюю пиковую урожайность в ЕС 22 тонны сухого вещества с гектара в год (приблизительно 15 тонн во время весеннего сбора урожая). См. Андерсон и др. 2014 , с. 79). 15 тонн также прямо указываются как средний весенний урожай в Германии, см. Felten & Emmerling 2012 , стр. 662. Содержание углерода 48%; см . Кале и др. 2001 г. , таблица 3, стр. 176.

[Zang-2017-267-a-118] «Вариация скорости изменения общего ПОВ в первые 5 лет после посадки мискантуса была очень высокой и колебалась от -4 до 7 мг С га-1 год-1 (рис. 4б). Аналогичный результат был достигнут и в других местах в течение первых 2–3 лет после посадки мискантуса: от -6,9 до 7,7 мг C га-1 год-1 (Zimmerman et al., 2011). Вариация годового изменения ПОВ уменьшалась со временем и через 15 лет была незначительной (рис. 4б)». Занг и др. 2017 , с. 267.

[Ca2010p31b-121] «[...] [M]iscanthus имел химические свойства, отличные от свойств обычных древесных гранул, и требует особых технологий котлов, чтобы справиться с альтернативным характером горения [...]. Существуют различные производители и поставщики котлов, которые утверждают, что они будут с радостью используют мискантус в своих котлах и сохранят гарантию на его использование. Однако не каждый поставщик котлов с радостью использует мискантус. Всегда, если котел может использовать мискантус, он также может работать с менее проблемными видами топлива, такими как древесина, но не с другими видами топлива. в обход». Каслин, Финнан и Иссон, 2010 , стр. 31, 32.

[Le2016p2a-122] «Затраты на производство биомассы мискантуса в настоящее время слишком высоки, чтобы коммерчески конкурировать с ископаемым топливом на энергетической основе. Высокие затраты на производство биомассы мискантуса являются результатом недостаточного развития технологий сельскохозяйственного производства, что сопровождается дополнительными затратами на сельскохозяйственные ресурсы, землю и рабочую силу для биомасса с относительно низкой стоимостью. Хотя они амортизируются в течение периода производства 10–25 лет, первоначальные затраты на выращивание мискантуса все еще сравнительно высоки. Это связано с тем, что он является единственным коммерчески доступным. генотип Miscanthus × giganteus представляет собой триплоидный гибрид, который не дает жизнеспособных семян. Следовательно, необходимо проводить дорогостоящее размножение с помощью корневища или in vitro (Xue et al., 2015) также является новым явлением для фермеров, и у них нет соответствующих знаний. ни технического оборудования для его выращивания. Таким образом, неэффективная технология производства в настоящее время ограничивает его широкое использование в качестве культуры биомассы. Для мискантуса не существует стабильных рынков. биомасса и соответствующие приложения имеют низкую ценность. Фермеры не решаются выращивать мискантус, поскольку это предполагает использование их полей для долгосрочного производства биомассы. Они будут готовы сделать это только тогда, когда рынки биомассы станут стабильными или будут доступны долгосрочные контракты (Wilson et al., 2014). Лигноцеллюлозная биомасса многолетних культур в основном используется в качестве твердого топлива для производства тепла и электроэнергии – сравнительно недорогое использование, его рентабельность в конечном итоге определяется ценой на ископаемое топливо. В Европе субсидии, как правило, необходимы для того, чтобы биоэнергетическая продукция могла конкурировать на розничных энергетических рынках – за заметным исключением лесной древесины и побочных продуктов лесного хозяйства, которые не могут быть использованы для производства древесных материалов. Следовательно, необходимы также более дорогостоящие применения биомассы мискантуса, чтобы обеспечить привлекательные рыночные возможности. Сортов мискантуса, адаптированных к различным характеристикам участка и вариантам использования биомассы, не существует. В Европе Miscanthus × giganteus — единственный коммерчески доступный генотип. Основными препятствиями на пути выведения сортов мискантуса являются высокие затраты и длительные периоды селекции, необходимые, поскольку большинство параметров, связанных с урожайностью и качеством, не поддаются количественной оценке до тех пор, пока не пройдет 2–3-летняя фаза выведения». Левандовски и др. 2016 , с. 2.

[Ca2010p31a-123] «Мискантус можно собрать, срезав косилкой-плющилкой и упаковав в большие тюки Heston или круглые тюки, а затем вырубив из тюков. Его также можно измельчить кукурузной жаткой Kemper во время уборки урожая. Однако проблема с этим типом сбора урожая У урожая низкая насыпная плотность около 50–130 кг/м3. Урожай очень громоздкий и при сборе урожая занимает много места. Кроме того, хранение щепы может быть проблематичным. если стружка слишком мелкая или слишком влажная, может произойти нагрев. Другая потенциальная проблема с мискантусом связана с его рыхлой структурой в форме стружки, которая потенциально может застревать или блокироваться при подаче в зону сгорания котла. Однако подходящая подача шнеком. [...] При транспортировке мискантуса в измельченном виде его можно перевозить партиями объемом 96 м3. Большинство операторов сообщают о минимальной загрузке 11,5 тонн на загрузку при влажности 20%, что указывает на насыпную плотность около. 120 кг/м3, что соответствует 1,60 евро за ГДж поставленной энергии». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , стр. 31, 33.

[Ca2010p22a-124] «Большие прямоугольные и круглые пресс-подборщики способны производить тюки с плотностью сухого вещества от 120 до 160 кг/м3 и весом от 250 до 600 кг». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , с. 22. Кроме того, Хьюсман 2001 , с. 2098 указывает 250 кг/м3 для пресс-подборщиков высокой плотности.

[Wi2018p16a-129] «Брикетирование снижает потребление электроэнергии при уплотнении почти на 50% по сравнению с гранулированием (Личное сообщение, Вольфганг Штелте). В этом случае преимущество в потреблении энергии цепочкой торрефикации по сравнению с цепочкой WWP почти удваивается до 10,3%. Выбросы парниковых газов Преимущество соответственно увеличивается до 33% сокращения использования торрефицированных древесных брикетов (TWB) по сравнению с WWP, как это видно на рисунке 9». Wild & Visser 2018 , стр. 16–17.

[Wi2015p72a-131] Влажность высушенной биомассы составляет 1–5%. Причиной того, что в выжженной массе все еще остается влага, несмотря на ее гидрофобные свойства, являются небольшие трещины или трещины в окатышах или брикетах, которые позволяют влаге проникать. Дикий 2015 , стр. 72, 74.

[Sm2018p551a-135] «Стабильность пламени может еще больше усугубляться из-за различий в размерах частиц, поскольку частицы большого размера могут действовать как теплоотводы, увеличивая время резонанса частиц перед воспламенением и влияя на баланс теплопотерь и тепловыделения. Для стабильного пламени в распыленном При работе с углем обычно требуется измельчение топлива до 70% до размера менее 75 мкм. [Необходимо уменьшить не менее 70% общего количества частиц до размера менее 75 мкм.] Легкость измельчения топлива на 70% ниже 75 мкм описывается с помощью индекса измельчаемости Хардгроува (HGI). По шкале HGI угли обычно находятся между 30 (повышенная устойчивость к измельчению) и 100 (более легкое измельчение). необработанный мискантус и обработанные биоугли приведены в таблице 3. необработанный мискантус имеет нулевой индекс HGI, что, по сути, подразумевает в условиях испытаний ни одно топливо не достигнет желаемого размера 75 мкм и, таким образом, при условии совместного измельчения либо потребуется больше энергии для измельчения для достижения размера 75 мкм, либо частицы измельченного топлива будут иметь диаметр более 75 мкм. " Смит и др. 2018 , с. 551.

[Br2008p3916a-139] См. Бриджман и др. 2010 , с. 3916. Кроме того, Smith et al. измерил HGI, равный 150, для мискантуса, предварительно обработанного гидротермальной карбонизацией, иногда называемой «мокрым» обжигом: «HGI, равный 150 (см. Таблицу 3), для образцов, обработанных при 250 °C, также означает, что топливо легко измельчается и должно Ограничить проблемы со стабильностью пламени, возникающие из-за частиц большего диаметра, встречающихся в необработанной биомассе». Смит и др. 2018 , с. 554.

[Wi2015p382a-140] «В среднем угли, используемые на электростанциях Великобритании, имеют HGI около 40–60; уголь Ла-Лома, протестированный в этой работе, попадает в этот диапазон с HGI 46». Уильямс и др. 2015 , с. 382.

[Sm2018p554a-144] «Неорганические вещества могут представлять особую проблему для мискантуса во время сгорания, поскольку большое количество щелочных и щелочных металлов, особенно калия и натрия, а также серы и хлора влияют на химический состав золы и влияют на поведение топлива с точки зрения его склонности к коррозии оборудования и вызывают шлакование, засорение и агломерацию слоя в некоторых печах [...] Засорение — это явление, возникающее, когда калий и натрий в сочетании с хлором частично испаряются под воздействием лучистого тепла. и образуют хлориды щелочных металлов, которые конденсируются на более холодных поверхностях, таких как теплообменники. Эти отложения не только снижают эффективность теплообменника, они также играют важную роль в коррозии, поскольку эти отложения могут вступать в реакцию с серой в дымовых газах с образованием сульфатов щелочных металлов с выделением хлора. .Этот хлор оказывает каталитическое действие, которое приводит к активному окислению и коррозии материала печи». Смит и др. 2018 , стр. 554, 556.

[La2019p1a-145] «При сгорании мискантуса неорганические компоненты остаются в виде золы. Типичное общее содержание золы в мискантусе находится в диапазоне от 2,0% до 3,5%. В системах сжигания с колосниковыми решетками более крупная зола выбрасывается в виде золы, а остаточная зола выбрасывается в виде золы. более мелкая фракция золы покидает зону сгорания вместе с отходящими газами в виде летучей золы из-за низкой температуры плавления золы, которая сильно коррелирует с содержанием калия и хлоридов в золе. золы, температура горения поддерживается как можно более низкой». Lanzerstorfer 2019 , стр. 1–2.

[Sm2018p554b-146] «Шлакование - это явление, возникающее в результате плавления золы, когда отложения золы подвергаются воздействию лучистого тепла, например, пламени в печи. Поскольку большинство печей предназначены для удаления золы в виде порошкообразного остатка, высокая температура плавления золы часто является проблемой. В противном случае он имеет более высокую склонность к плавлению в твердый стекловидный шлак, известный как клинкер, который может быть трудно удалить из печи [...] AFT - это качественный метод оценки склонности. топлива в шлак и работает путем нагрева образца золы и анализа переходов в химическом составе золы. Ключевые переходы включают (i) усадку, которая преимущественно представляет собой разложение карбонатов в полукоксах, полученных гидротермальным путем, (ii) температуру деформации, по существу представляющую собой температуру. точка начала, в которой порошкообразная зола начинает агломерироваться и прилипать к поверхностям, (iii) полусфера, в результате чего зола агломерируется и становится липкой, и (v) поток, в результате которого зола плавится. Для большинства электростанций шлакование становится проблематичным из-за деформации и температуры полусферы». Смит и др. 2018 , с. 554.

[Sm2018p546a-147] «Чтобы мискантус наилучшим образом соответствовал требованиям к качеству сгорания, его обычно собирают поздней зимой или ранней весной в Великобритании, после чего урожай полностью увядает, а питательные вещества ремобилизуются в корневище. [...] Более того, хотя образцы мискантуса, собранные поздно, имеют улучшенное качество топлива, с более низким содержанием азота, хлора, золы и щелочных металлов; результаты, представленные Бакстером и др., [2] указывают на шлакование, загрязнение и коррозию. по-прежнему наиболее вероятно для большинства сельскохозяйственных культур. Таким образом, сокращение количества питательных веществ, вызванное перезимовкой, все еще недостаточно, чтобы привести к безопасному горению [...]». Смит и др. 2018 , с. 546.

[Sa2013p100a-148] Салех 2013 , с. 100. Салех также обнаружил снижение потребления соломы примерно на 65%. Аналогично, Рен и др. обнаружили, что «[...] 59,1% масс., 60,7% масс. и 77,4% масс. хлора, содержащегося в оливковых остатках, бардовой барде и кукурузной соломе , соответственно, высвободилось во время высушивания». Рен и др. 2017 , с. 40.

[Jo2011p4961a-151] Йохансен и др. обнаружили, что «[...] Cl [хлор] является основным фактором, способствующим высвобождению K [калия] посредством сублимации [прямого выделения газа] KCl [хлорида калия] [...]». Хлорид калия является «[...] доминирующей разновидностью Cl, обнаруженной в биомассе, [...]» и остается стабильным в твердой фазе до тех пор, пока температура не достигнет 700–800 ° C. Обратите внимание, что небольшое количество (5–10 %) высвобождения калия наблюдалось при температуре ниже 700 °C. В пороговой точке «[...] высокотемпературное выделение K [калия] в форме KCl [хлорида калия] эквивалентно доступному количеству общего Cl [хлора] в топливном сырье». Другими словами, «[...] выделение K [калия], по-видимому, ограничено количеством доступного Cl [хлора]». Таким образом, именно связь с хлором позволяет калию перейти в газообразное состояние и загрязнить внутреннюю часть оборудования для сжигания; выделение калия «[...] прекратится, когда топливо, подвергающееся пиролизу или сгоранию, достигнет состояния полного дехлорирования». В этот момент калий вместо этого сплавится с силикатами и алюмиосиликатами примерно при 800 ° C и останется в золе. Йохансен и др. 2011 , стр. 4961, 4962, 4968.

[Sm2018p547a-153] «Недавние исследования Резы и др. и Смита и др. сообщили о судьбе неорганических веществ и гетероатомов во время HTC [гидротермальной карбонизации] мискантуса и указывают на значительное удаление щелочных металлов, калия и натрия, а также хлора. [. ..] Анализ поведения плавления золы, проведенный Смитом и др., показал значительное снижение склонности полученного топлива к шлакованию, а также риск загрязнения и коррозии в совокупности [...] Следовательно, HTC предлагает потенциал для этого. превратить мискантус из недорогого топлива в высококачественное топливо с высокой теплотворной способностью, улучшенными эксплуатационными характеристиками и благоприятным химическим составом золы [...] HTC при 250 °C может решить проблемы шлакования и повысить температуру деформации золы с 1040°С. От °C до 1320 °C для мискантуса раннего сбора. Химический состав также предполагает снижение склонности к загрязнению и коррозии для обоих видов топлива, обработанных при температуре 250 °C». Смит и др. 2018 , стр. 547, 556.

[Wh2018p151a-155] «Экологические затраты и выгоды от биоэнергетики были предметом серьезных дискуссий, особенно в отношении биотоплива первого поколения, произведенного из продуктов питания (например, зерна и семян масличных культур). Исследования показали, что экономия выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла варьируется от сокращения на 86% до снижения Увеличение выбросов парниковых газов на 93% по сравнению с ископаемым топливом (Searchinger et al., 2008; Davis et al., 2009; Liska et al., 2009; Whitaker et al., 2009; Whitaker et al., 2009; al., 2010). Кроме того, высказывались опасения, что выбросы N2O при выращивании сырья для производства биотоплива могли быть недооценены (Crutzen et al., 2008; Smith & Searchinger, 2012) и что расширение выращивания сырья на сельскохозяйственных землях может вытеснить продукты питания. производство на землях с высокими запасами углерода или высокой природоохранной ценностью (т. е. iLUC), создавая углеродный долг, на погашение которого могут уйти десятилетия (Fargione et al., 2008 Другие исследования показали, что прямые выбросы азота из ежегодного сельскохозяйственного сырья можно уменьшить за счет оптимизации методов управления (Davis et al., 2013) или что сроки окупаемости менее значительны, чем предполагалось (Mello et al., 2014). Однако по-прежнему существуют серьезные опасения по поводу последствий iLUC, несмотря на разработку политики, направленной на снижение риска возникновения iLUC (Ahlgren & Di Lucia, 2014; Del Grosso et al., 2014)». Уитакер и др. 2018 , с. 151.

[Mi2016p317a-156] «Воздействие выращивания культур, используемых в качестве сырья для биоэнергетики и биотоплива, вызывает особую озабоченность, при этом некоторые предполагают, что баланс парниковых газов (ПГ) пищевых культур, используемых для производства этанола и биодизеля, может быть не лучше и не хуже, чем у ископаемого топлива (Фарджионе и др., 2008; Searchinger et al., 2008). Это спорно, поскольку распределение выбросов парниковых газов на управление и использование сопутствующих продуктов может оказать большое влияние на общее количество углерода. воздействие получаемых биоэнергетических продуктов (Whitaker et al., 2010; Davis et al., 2013). Потенциальные последствия изменения землепользования (ИЗЗ) для биоэнергетики на балансе парниковых газов через вытеснение продовольственных культур или «косвенное» изменение землепользования (ИКЗ). также являются важным фактором (Searchinger et al., 2008)». Милнер и др. 2016 , стр. 317–318.

[Mc2017p490a-157] «Хотя первоначальная предпосылка в отношении биоэнергетики заключалась в том, что углерод, недавно уловленный из атмосферы растениями, приведет к немедленному сокращению выбросов парниковых газов в результате использования ископаемого топлива, реальность оказалась менее однозначной. Исследования показали, что выбросы парниковых газов в результате производства энергетических культур и землепользования изменение может перевесить любое сокращение выбросов CO2 (Searchinger et al., 2008; Lange, 2011), производство закиси азота (N2O), обладающее мощным потенциалом глобального потепления. (ПГП), может быть важным фактором в компенсации увеличения выбросов CO2 (Crutzen et al., 2008), а также возможного подкисления и эвтрофикации окружающей среды (Kim & Dale, 2005). большинство исследований, критикующих производство биоэнергии, касаются биотоплива, производимого из однолетних продовольственных культур с высокой стоимостью удобрений, иногда с использованием земель, очищенных от естественных экосистем, или в прямой конкуренции с производством продуктов питания. (Найк и др., 2010) Многолетние энергетические культуры, выращиваемые на существующих сельскохозяйственных землях более низкого качества, предлагают устойчивую альтернативу со значительной экономией выбросов парниковых газов и секвестрации углерода в почве при условии надлежащего управления (Crutzen et al., 2008 г.; Гастингс и др., 2008, 2012; Керубини и др., 2009; Дондини и др., 2009a; Дон и др., 2012; Затта и др., 2014; Рихтер и др., 2015).» МакКалмонт и др. 2017 , с. 490.

[Wh2018p156b-158] «Значительное сокращение выбросов парниковых газов было продемонстрировано во многих исследованиях LCA в различных биоэнергетических технологиях и масштабах (Thornley et al., 2009, 2015). Наиболее значительные сокращения были отмечены для случаев теплоэнергетики. Однако некоторые другие исследования (особенно по транспортному топливу) показали обратное, а именно, что биоэнергетические системы могут увеличивать выбросы парниковых газов (Smith & Searchinger, 2012) или не способны их снизить. добиваться все более жестких пороговых значений сокращения выбросов парниковых газов. Ряд факторов обуславливает такую изменчивость расчетных показателей экономии, но мы знаем, что там, где не достигаются значительные сокращения или сообщается о широкой изменчивости, часто возникает связанная с этим неопределенность данных или различия в применяемой методологии LCA (Rowe et al.). ., 2011). Например, было показано, что неопределенность данных об изменении запасов углерода в почве в результате LUC существенно влияет на интенсивность выбросов ПГ при производстве биотоплива (рис. 3), в то время как краткосрочное радиационное воздействие черного Частицы углерода от сжигания биомассы и биотоплива также представляют значительную неопределенность данных (Бонд и др., 2013)». Уитакер и др. 2018 , стр. 156–157.

[Wh2018p156c-160] См. Whitaker et al. 2018 , с. 156. Расчеты см. в приложении С1.

[Em2017p275a-161] См. Emmerling & Pude 2017 , стр. 275–276. Эммерлинг и Пуде перефразируют Felten et al. 2013. Информацию о урожайности, секвестрации углерода и расчетах выбросов парниковых газов см. Felten et al. 2013 , стр. 160, 166, 168.

[Wh2018p156a-162] «Хотя эти значения представляют собой крайние значения, они демонстрируют, что выбор места для выращивания биоэнергетических культур может иметь решающее значение для значительной экономии или потерь парниковых газов [парниковых газов], смещая выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла выше или ниже установленных пороговых значений. Снижение неопределенности в ∆C Поэтому [увеличение или уменьшение выбросов углерода] после LUC [изменения в землепользовании] более важно, чем уточнение оценок выбросов N2O [закиси азота] (Berhongaray et al., 2017). Знания о первоначальных запасах углерода в почве могут улучшить экономию парниковых газов, достигаемую за счет целевого выращивания многолетних биоэнергетических культур на почвах с низким содержанием углерода (см. раздел 2 [...]). кажется слишком упрощенным, но существует возможность улучшить прогнозы потенциала секвестрации углерода в почве, используя информацию о начальном запасе углерода в почве как более сильный предиктор ∆C [изменения количества углерода], чем предыдущее землепользование». Уитакер и др. 2018 год , стр. 156, 160.

[Mi2016p123a-163] «Рис. 3 подтвердил либо отсутствие изменений, либо прирост SOC [органического углерода в почве] (положительный) за счет посадки мискантуса на пахотных землях в Англии и Уэльсе и только потерю SOC (отрицательный) в некоторых частях Шотландии. Общий годовой SOC изменение по территории ГБ при переходе от пахотных земель к мискантусу, если бы все незакрепленные земли были засажены, составило бы 3,3 Тг C в год. ⁻¹ [3,3 миллиона тонн углерода в год]. Средние изменения SOC для различных видов землепользования были положительными, если исключить гистосоли, при этом улучшенные луга давали самый высокий уровень содержания Mg C на га. ⁻¹ тот ⁻¹ [тонн углерода на гектар в год] — 1,49, за ними следуют пахотные земли — 1,28 и леса — 1. Разделение этого изменения SOC по первоначальному землепользованию (рис. 4) показывает, что существуют большие регионы улучшенных пастбищ, которые, если их засеять биоэнергией, сельскохозяйственных культур, по прогнозам, приведет к увеличению SOC. Аналогичный результат был получен при рассмотрении перехода от пашни; однако для центрально-восточной Англии прогнозировалось нейтральное влияние на SOC. Однако в Шотландии, по прогнозам, произойдет сокращение всех видов землепользования, особенно лесных массивов, главным образом из-за более высокого SOC и более низкой урожайности мискантуса и, следовательно, меньших затрат». Милнер и др. 2016 , стр. 123.

[Ha2015p37b-164] «Подводя итог, мы количественно оценили влияние LUC [изменения в землепользовании] на биоэнергетические культуры на баланс SOC и ПГ. Это определило, что LUC от пахотных земель в целом приводит к увеличению SOC, а LUC от лесов будет связан с сокращением SOC и повышенные выбросы парниковых газов очень изменчивы и неопределенны в своей реакции на LUC на биоэнергетику, и, учитывая их широкое распространение в ландшафте умеренного пояса, они остаются причиной для беспокойства и одной из причин. основные области, на которых следует сосредоточить будущие исследовательские усилия». Харрис, Спейк и Тейлор, 2015 , с. 37 (см. также стр. 33 относительно вариантов SOC). Однако авторы отмечают, что «[t] среднее время с момента перехода во всех исследованиях составляло 5,5 лет (Xmax 16, Xmin 1) для SOC» и что «[...] большинство исследований рассматривали SOC на расстоянии 0–30 см. только профиль [...]». Харрис, Спейк и Тейлор, 2015 , стр. 29–30. Следует ожидать низких темпов накопления углерода для молодых насаждений из-за ускоренного распада углерода во время посадки (из-за аэрации почвы) и относительно низкого среднего поступления углерода в почву на этапе укоренения (2–3 года). Кроме того, поскольку специализированные энергетические культуры, такие как мискантус, производят значительно больше биомассы в год, чем обычные луга, и примерно 25% содержания углерода в этой биомассе каждый год успешно добавляется к запасам углерода в почве (см. Чистое годовое накопление углерода ), кажется разумным ожидать, что со временем содержание органического углерода в почве увеличится также и на переоборудованных лугах. Авторы указывают, что фаза накопления углерода для многолетних растений на переоборудованных лугах длится 30–50 лет, см. Harris, Spake & Taylor 2015 , p. 31.

[Ha2017p2a-167] «После столетий сжигания древесины для получения энергии или переработки фуража в лошадиную силу, первым поколением биоэнергетического сырья стали продовольственные культуры, такие как кукуруза, масличный рапс, сахарный тростник и масличная пальма, которые использовались для производства биоэтанола и биодизельного топлива. Это потребовало высокие затраты удобрений и энергии, что увеличило их углеродный след (St. Clair et al., 2008). Кроме того, стоимость углерода при переработке сырья продовольственных культур в биоэтанол или биодизельное топливо. был значительным с низким соотношением произведенной энергии к затратам энергии, высокой стоимостью выбросов парниковых газов и низкой производительностью в пересчете на ГДж энергии на гектар земли (Hastings et al., 2012). Еще одним недостатком использования продовольственных культур для производства энергии является давление, оказываемое на баланс спроса и предложения на это сырье, что может повлиять на стоимость продуктов питания (Валентайн и др., 2011) и увеличение косвенных изменений в землепользовании (ILUC) для увеличения пахотных земель. посевных площадей (Searchinger et al., 2008), что, как следствие, увеличивает их воздействие на окружающую среду. Биоэнергетическая культура второго поколения Мискантус почти всегда оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем однолетнее биоэнергетическое растение первого поколения (Heaton et al., 2004, 2008; Clifton-Brown et al., 2008; Gelfand et al., 2013; McCalmont et al., 2015а; Милнер и др., 2015). Это связано с его многолетним характером, эффективностью рециркуляции питательных веществ и необходимостью меньшего внесения химикатов и обработки почвы в течение 20-летнего жизненного цикла, чем однолетние культуры (St. Clair et al., 2008; Hastings et al., 2012). Мискантус можно выращивать на сельскохозяйственных землях, которые экономически неэффективны для производства продовольственных культур (Clifton-Brown et al., 2015)». Гастингс и др. 2017 , с. 2.

[Ha2015p27a-168] «Систематический обзор и метаанализ были использованы для оценки текущего состояния знаний и количественной оценки воздействия изменения землепользования (LUC) на второе поколение (2G), непищевых биоэнергетических культур на органический углерод почвы (SOC) и парниковый эффект. выбросы газа (ПГ), имеющие отношение к сельскому хозяйству умеренной зоны. По результатам анализа 138 оригинальных исследований, переход от пахотных земель к порослям с коротким севооборотом (SRC, тополь или ива) или многолетним травам (в основном). Мискантус или просо) привело к увеличению SOC (+5,0 ± 7,8% и +25,7 ± 6,7% соответственно)». Харрис, Спейк и Тейлор, 2015 , с. 27.

[Ha2017p12a-169] «Наша работа показывает, что посадка урожая, урожайность и метод сбора влияют на стоимость твердого топлива мискантуса, которая при сборе в тюках составляет 0,4 г эквивалента CO2 C МДж. ⁻¹ для создания корневища и 0,74 г экв. CO2. С МДж ⁻¹ для создания семенной пробки. Если собранную биомассу измельчить и гранулировать, то выбросы возрастут до 1,2 и 1,6 г экв. CO2. С МДж ⁻¹, соответственно. Энергетические потребности для сбора урожая и измельчения, полученные в этом исследовании, которые использовались для оценки выбросов парниковых газов, соответствуют выводам Михана и др. (2013). Эти оценки выбросов парниковых газов для топлива из мискантуса подтверждают результаты других исследований по оценке жизненного цикла (LCA) (например, Styles and Jones, 2008) и пространственных оценок экономии парниковых газов при использовании топлива из мискантуса (Hastings et al., 2009). Они также подтверждают, что мискантус имеет сравнительно небольшой выброс парниковых газов из-за его многолетнего характера, эффективности переработки питательных веществ и необходимости меньшего количества химических веществ и обработки почвы в течение его 20-летнего жизненного цикла, чем однолетние культуры (Heaton et al., 2004, 2008; Клифтон-Браун и др., 2008 г.; Гельфанд и др., 2013 г.; Милнер и др., 2015). В этом анализе мы не учитывали поток парниковых газов почвой, которая, как было показано МакКалмонтом и др., связывает в среднем в Соединенном Королевстве 0,5 г углерода на МДж топлива, полученного из мискантуса. (2015а). Изменения SOC в результате выращивания мискантуса зависят от предыдущего землепользования и связанного с ним начального SOC. Если избегать использования почв с высоким содержанием углерода, таких как торфяники, постоянные луга и спелые леса, а для мискантуса использовать только пахотные и севооборотные луга с минеральной почвой, то среднее увеличение SOC для первого 20-летнего севооборота в Соединенном Королевстве составит ~ 1. –1,4 Мг C га ⁻¹ и ⁻¹ (Милнер и др., 2015). Несмотря на игнорирование этого дополнительного преимущества, эти оценки затрат на выбросы парниковых газов очень выгодно отличаются от угля (33 г эквивалента CO2 C МДж). ⁻¹), газ Северного моря (16), сжиженный природный газ (22) и древесная щепа, импортируемая из США (4). Кроме того, хотя себестоимость производства Мискантуса C. составляет всего лишь <1/16 стоимости выбросов парниковых газов от природного газа в качестве топлива (16–22 г эквивалента CO2 C MJ-1), это в основном связано с углеродом, содержащимся в оборудовании. , химикаты и ископаемое топливо, используемые в его производстве. По мере того, как экономика отходит от зависимости от этих ископаемых видов топлива для регулирования температуры (тепло для контроля температуры в теплицах или охлаждение для хранения корневищ) или транспорта, затраты на выбросы парниковых газов начинают уменьшаться за счет производства биоэнергии. Следует отметить, что оценки в этой статье не учитывают ни возможность секвестрации C. в почве, ни какое-либо воздействие или ILUC (Hastings et al., 2009)». Hastings et al. 2017 , стр. 12–13.

[Mc2017p489a-170] «У многолетнего мискантуса соотношение выходной/затратной энергии в 10 раз выше (47,3 ± 2,2), чем у однолетних культур, используемых для получения энергии (от 4,7 ± 0,2 до 5,5 ± 0,2), а общая стоимость углерода при производстве энергии (1,12 г CO2-C экв. МД ⁻¹) в 20–30 раз ниже, чем у ископаемого топлива». McCalmont et al. 2017 , стр. 489.

[Mc2017p500a-171] «Результаты на рис. 3c показывают, что большая часть земель в Великобритании может производить биомассу мискантуса с углеродным индексом, который значительно ниже (1,12 г эквивалента CO2-C на МДж энергии в печи), чем уголь (33), нефть (22), СПГ (21), российский газ (20) и газ Северного моря (16) (Бонд и др., 2014), что обеспечивает большую потенциальную экономию выбросов парниковых газов по сравнению с сопоставимыми видами топлива даже после учета из-за различий в их удельном энергетическом содержании. Felten et al. (2013) обнаружили, что производство энергии из мискантуса (от размножения до окончательного преобразования) обеспечивает гораздо более высокую потенциальную экономию выбросов парниковых газов на единицу площади по сравнению с другими биоэнергетическими системами. бытовое отопление) сэкономлено 22,3 ± 0,13 Мг [тонн] CO2-экв/га ⁻¹ тот ⁻¹ [эквивалент CO2 на гектар в год] по сравнению с рапсом (биодизельное топливо) — 3,2 ± 0,38 и кукурузой (биомасса, электричество и тепло) — 6,3 ± 0,56». McCalmont et al. 2017 , стр. 500.

[Le2016p19b-172] «Наивысшая урожайность биомассы, а также самый высокий потенциал экономии парниковых газов и ископаемой энергии (до 30,6 т CO2-экв/га*год и 429 ГДж/га*год соответственно) могут быть достигнуты на немаргинальных участках в Центральной Европе. . На маргинальных участках, ограниченных холодом (Москва/Россия) или засухой (Адана/Турция) экономия до 19,2 т CO2-экв/га*год и Можно достичь 273 ГДж/га*год (Москва), 24,0 т CO2-экв/га*год и 338 ГДж/га*год (Адана) Экономия парниковых газов и ископаемой энергии является самой высокой там, где биомасса мискантуса используется в качестве строительного материала (наш). В анализе использован пример изоляционного материала). Высокий потенциал экономии энергии, связанной с выбросами парниковых газов и ископаемого топлива, также был обнаружен при отоплении жилых помещений из-за короткого расстояния транспортировки. выгоден с точки зрения минимизации выбросов парниковых газов и потребления энергии там, где биомасса транспортируется на большие расстояния, например, для производства тепла и электроэнергии на ТЭЦ. более высокая плотность. Самый низкий потенциал экономии выбросов парниковых газов и ископаемого топлива был обнаружен при производстве электроэнергии с использованием биогаза, за которым следует биоэтанол. Однако на этот результат сильно влияют предположения о том, что (а) используется только 50% доступного тепла и (б) расстояние транспортировки от поля до биогазовой установки относительно велико (15 км). Биогазовая цепь со 100% использованием тепла и меньшими расстояниями транспортировки будет работать лучше. Можно сделать вывод, что для производства электроэнергии из биомассы мискантуса наиболее выгодным способом является сжигание для базовой нагрузки и биогаз для покрытия пиковых нагрузок». Левандовски и др. 2016 , стр. 19–20.

[Le2016p2b-173] «Оценка затрат и жизненного цикла семи цепочек создания стоимости на основе мискантуса, включая мелкое и крупномасштабное производство тепла и электроэнергии, этанола, биогаза и изоляционных материалов, выявила потенциал экономии выбросов парниковых газов и использования ископаемого топлива. до 30,6 т CO2экв C га ⁻¹ и ⁻¹ и 429 ГДж га ⁻¹ и ⁻¹, соответственно. Расстояние транспортировки было признано важным фактором затрат. Отрицательные затраты на снижение выбросов углерода в размере -78 евро т-1 CO2-экв. C были зафиксированы для местного использования биомассы. Результаты OPTIMISC демонстрируют потенциал мискантуса как культуры для маргинальных участков и предоставляют информацию и технологии для коммерческого внедрения цепочек создания стоимости на основе мискантуса. [...] Общее расстояние транспортировки биомассы предполагалось равным 400 км, когда тюки транспортировались на завод по производству биоэтанола или на завод по производству изоляционного материала, а также в цепочке создания стоимости «тюки для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)». В цепочках создания стоимости «ТЭЦ-пеллеты» и «Теплопеллеты» тюки транспортировались на расстояние 100 км до завода по производству пеллет, а оттуда пеллеты транспортировались на расстояние 400 км до электростанций. Среднее расстояние от фермы до поля было принято равным 2 км. Это расстояние транспортировки также предполагается для цепочки создания стоимости «тепловая щепа», в которой предполагалось использование щепы в качестве топлива из биомассы на ферме-производителе. Из-за более высоких требований к биогазовой установке предполагалось, что среднее расстояние транспортировки от поля к заводу составит 15 км». Левандовски и др. 2016 , стр. 2, 7.

[Department_for_Business,_Energy_&_Industrial_Strategy-2021-15-16-175] «Мы определим количество земли, которое можно было бы использовать в Великобритании для производства многолетних энергетических культур и для лесного хозяйства с коротким оборотом (SRF). Существующие схемы поддержки биомассы (Обязательства по возобновляемым источникам энергии, Контракты на разницу, RHI и RTFO) уже поддерживают использование многолетних энергетических культур, таких как поросль с коротким севооборотом и мискантус, выращиваемых специально для биоэнергетических целей и в качестве сырья. Однако лишь небольшая площадь земли (~ 10 000 га) в настоящее время в Великобритании выращивается вместе с многолетними энергетическими культурами, и они в основном используются для производства тепла и электроэнергии. В настоящее время многолетние энергетические культуры практически не используются для производства низкоуглеродного топлива, поддерживаемого в рамках RTFO, из-за отсутствия коммерческих технологий. масштабировать перерабатывающие мощности для экономичного преобразования этих ресурсов в топливо [...] В шестом отчете CCC по углеродному бюджету подчеркивается значительный потенциал многолетних энергетических культур и SRF для внесения вклада в достижение наших целей углеродного бюджета за счет увеличения запасов углерода в почве и биомассе, а также. доставка другие выгоды экосистемы. В рамках своего сбалансированного пути CCC предполагает, что до 708 000 гектаров земли можно было бы отвести под производство энергетических культур, что привело к повышенному интересу к роли многолетних энергетических культур и SRF в качестве сырья для биомассы, позволяющего сократить выбросы парниковых газов при землепользовании. и энергетическом секторах. Программа нулевого уровня землепользования Defra, которая в настоящее время формирует пространственное понимание компромиссов в области землепользования в ряде областей политики, поможет определить потенциальный масштаб будущей доступности биомассы, выращенной внутри страны, и ее потенциал для обеспечения экономии парниковых газов в ландшафт, в котором изменения в землепользовании необходимо будет оптимизировать для получения множества выгод. Эта программа будет способствовать нашему пониманию и получению данных о наличии и составе сырья биомассы для использования в разных секторах». Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии на 2021 год , стр. 15–16.

[Wh2018p150a-176] «В 2015 году был созван семинар с участием исследователей, политиков и представителей промышленности и бизнеса из Великобритании, ЕС и других стран. Результаты глобальных исследований по изменению землепользования в области биоэнергетики сравнивались для выявления областей консенсуса, ключевых неопределенностей и приоритетов исследований. [...] Наш анализ показывает, что прямое воздействие специализированных многолетних биоэнергетических культур на углерод и закись азота в почве становится все более понятным и часто согласуется со значительным снижением выбросов ПГ в жизненном цикле за счет биоэнергетики по сравнению с биоэнергетикой. Мы пришли к выводу, что баланс ПГ при выращивании многолетних биоэнергетических культур часто будет благоприятным, при этом максимальная экономия ПГ достигается там, где культуры выращиваются на почвах с низкими запасами углерода и консервативным применением питательных веществ, что дает дополнительные экологические выгоды, такие как улучшение качества воды. Представленный здесь анализ показывает, что существует зрелая и все более полная доказательная база об экологических преимуществах и рисках выращивания биоэнергии, которая может поддержать развитие устойчивой биоэнергетической отрасли». Уитакер и др. 2018 , стр. 150.

[Mc2017p502a-177] Jump up to: ^а ^б «Фельтен и Эммерлинг (2011) сравнили численность дождевых червей на 15-летней плантации мискантуса в Германии с зерновыми, кукурузой, OSR, пастбищами и 20-летним паром (после предыдущих зерновых культур). Видовое разнообразие было выше на Мискантус, чем в однолетних культурах, больше соответствует пастбищам или длительному пару, при этом интенсивность управления считается наиболее значимым фактором, нарушение нижних слоев почвы позволило дождевым червям покинуть территорию; Различные экологические категории создают более неоднородную структуру почвы. Наибольшее количество видов обнаружено на пастбищах (6,8), за ними следуют пар (6,4), мискантус (5,1), ОСР (4,0), злаки (3,7) и кукуруза ( 3.0) с общей численностью отдельных дождевых червей от 62 м-2 на участках кукурузы до 355 м-2 на пару, при этом мискантус занимает среднее положение (132 м-2), хотя различия в численности не были признаны существенными в зависимости от землепользования. Однако для дождевых червей существует некоторый компромисс в отношении высокой эффективности использования азота и круговорота питательных веществ, что снижает потребность в азотных удобрениях. и связанный с этим экологический вред означает, что, несмотря на наличие больших объемов, опад из листьев мискантуса не является особенно полезным пищевым ресурсом из-за его низкого содержания азота и высокого содержания углерода (Ernst et al., 2009; Heaton et al., 2009), а дождевые черви, питающиеся этим материалом с низким содержанием азота, как было обнаружено в других исследованиях, теряют общую массу (Abbott & Parker, 1981). Однако, напротив, обширный подстилочный покров на уровне земли под мискантусом по сравнению с голой почвой под однолетними злаками, как предполагается, является потенциально значимым преимуществом для дождевых червей в удержании поверхностной влаги и защите от хищников». МакКалмонт и др. 2017 , с. 502.

[Mc2017p502b-178] Jump up to: ^а ^б «Беллами и др. (2009) изучили виды птиц и их пищевые ресурсы на шести парных участках в Кембриджшире, сравнив плантации мискантуса возрастом до 5 лет с севооборотами озимой пшеницы как в зимний, так и в летний сезон размножения. Авторы обнаружили, что мискантус предлагает разные экологические ниши в течение каждого сезона; большинство часто встречающихся видов зимой были лесными птицами, тогда как летом лесные птицы не встречались, однако сельскохозяйственные птицы были более многочисленны; Виды, встречающиеся на разных участках, были более многочисленны в Мискантусе: зарегистрировано 24 вида по сравнению с 11 для пшеницы. В течение сезона размножения количество видов, обнаруженных на участках Мискантуса, снова увеличилось вдвое, при этом индивидуальная численность была выше для всех видов, за исключением. Если рассматривать только птиц, гнездовые территории которых полностью или частично находились в границах посевов, то всего у мискантуса обнаружено семь видов по сравнению с пятью у пшеницы с большей плотностью гнездящихся пар (1,8). против 0,59 видов на га ⁻¹), а также гнездящиеся виды (0,92 против 0,28 видов на га). ⁻¹). Два вида имели статистически значимо более высокую плотность в мискантусе по сравнению с пшеницей, и ни один из них не был обнаружен в пшенице с более высокой плотностью по сравнению с мискантусом. Как уже говорилось, структурная неоднородность, как пространственная, так и временная, играет важную роль в определении внутрикультурного биоразнообразия: озимая пшеница осеннего посева обеспечивает мало укрытий на зиму с почвенным покровом средней высотой 0,08 м и очень небольшим количеством некультурных растений, тогда как Мискантус, около 2 м, предлагалось гораздо больше. В период размножения эта разница между культурами оставалась очевидной; пшеничные поля обеспечивали равномерный и плотный покров сельскохозяйственных культур на протяжении всего сезона размножения, и только трамвайные линии приводили к разрывам, тогда как Мискантус имел низкую открытую структуру в начале сезона, быстро увеличивающуюся в высоте и плотности по ходу сезона. Численность птиц сокращалась по мере роста урожая, причем два вида птиц, в частности, демонстрировали тесную (хотя и противоположную) корреляцию между численностью и высотой урожая; Численность красноногой куропатки сокращалась по мере роста урожая, тогда как численность тростниковых славок увеличивалась, и эти камышевки не обнаруживались в посевах до тех пор, пока их высота не превышала 1 м, хотя они присутствовали на соседних полях ЛАРН и в канавах с растительностью. В заключение авторы отмечают, что для всех видов в совокупности плотность птиц в мискантусе была аналогична той, которая была обнаружена в других исследованиях, посвященных иве SRC и заброшенным полям, на всех участках плотность птиц была выше, чем у обычных пахотных культур. Именно благодаря этим дополнительным ресурсам интенсивного сельскохозяйственного ландшафта и снижению химического и механического давления на окраины полей мискантус может играть важную роль в поддержке биоразнообразия, но его следует рассматривать как дополнение к существующим системам и дикой природе, которая адаптировалась к нему. Клэпхэм и др. (2008) сообщает, как и в других исследованиях, представленных здесь, что в сельскохозяйственном ландшафте именно на окраинах полей и в перемежающихся лесных массивах можно найти большую часть диких животных и их пищевых ресурсов, и важную роль, которую может играть мискантус. В этом ландшафте необходимо прекращение химического выщелачивания в эти ключевые места обитания, устранение ежегодного нарушения почвы и эрозии почвы, улучшение качества воды, а также обеспечение неоднородной структуры и зимнего покрова». МакКалмонт и др. 2017 , стр. 502–503.

[Le2016p15c-180] «Наши результаты показывают, что молодые насаждения мискантуса сохраняют высокое видовое разнообразие растений до смыкания полога. Было обнаружено, что видовое богатство отрицательно коррелирует с плотностью насаждений и ниже в зрелых насаждениях. Однако даже 16-летние, В густых насаждениях мискантуса на участке площадью 25 м2 встречается до 16 различных видов сорняков, что составляет до 12% площади плантации. Данные литературы подтверждают этот вывод: насаждения мискантуса составляют до 12%. Обычно сообщается, что они поддерживают биоразнообразие фермы, обеспечивая среду обитания для птиц, насекомых и мелких млекопитающих (Semere and Slater, 2007a; Bellamy et al., 2009). Исследования Semere и Slater (2007b) показали, что биоразнообразие мискантуса выше, чем у мискантуса. насаждения других посевов, но все же ниже, чем на окраинах открытого поля». Левандовски и др. 2016 , с. 15.

[Ca2010p37a-181] «Разнообразная наземная флора, которая может населять почву под зрелым пологом мискантуса, будет обеспечивать пищу бабочкам, другим насекомым и их хищникам. Жаворонки, луговые коньки и чибисы используют мискантус, а также 37 других видов птиц, включая крапивника, коноплячку и щегол, который питается семенами травы. Зимой после того, как листья сбрасываются, для желтомолотов создается подходящая среда обитания. Открытые пространства между испражнениями обеспечивают идеальную среду обитания для птиц. таких как жаворонки и луговые коньки». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , с. 37.

[Ha2016p1071a-182] «Наше исследование показывает, что мискантус и ивы SRC, а также управление, связанное с многолетними культурами, будут поддерживать значительное количество биоразнообразия по сравнению с однолетними пахотными культурами. Мы рекомендуем стратегическую посадку этих многолетних культур, предназначенных для получения биомассы, на пахотных сельскохозяйственных угодьях, чтобы увеличить ландшафт. гетерогенности и улучшения функций экосистем, и одновременно работать над достижением баланса между энергетической и продовольственной безопасностью». Хотон и др. 2016 , с. 1071.

[Ca2010p36a-183] «Два исследования, одно в IACR-Ротамстеде, а другое в Германии, сравнивающие мискантус с зерновыми, показали, что мискантус, по-видимому, обеспечивает среду обитания, которая способствует большему разнообразию видов, чем зерновые культуры. В этих исследованиях было в три раза больше дождевых червей и пауков. Обнаруженный в урожае мискантуса, мискантус также поддерживает большее разнообразие видов пауков. Одно из исследований также показало, что в урожае мискантуса обитает еще 5 видов млекопитающих и еще 4 вида птиц. чем урожай пшеницы Спинк и Бритт (1998) определили, что мискантус является одной из наиболее экологически безопасных альтернатив постоянному вырубке». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , с. 36.

[Ca2010p36b-184] «Мискантус обеспечивает укрытие большую часть года, потому что, хотя урожай собирают ежегодно, его собирают незадолго до начала роста в следующем году. Это покрытие может действовать как коридор дикой природы, соединяющий существующие среды обитания. Мискантус также может выступать в качестве среды гнездования. , как для наземных птиц, гнездящихся ранней весной, например, небесных жаворонков, так и для птиц, гнездящихся в тростнике, таких как камышовая славка, позже летом, что может быть полезной покровной культурой для охоты и охоты. У мискантуса обнаружено как минимум девять видов, в том числе заяц-русак, горностай, мыши, полевки, землеройки, лисицы и кролики. сипуха». Каслин, Финнан и Иссон 2010 , с. 36.

[Mc2017p501b-185] «Существует также польза от снижения количества химических веществ и выщелачивания нитратов, связанного с мискантусом, что значительно улучшает качество воды, стекающей с сельскохозяйственных угодий (Christian & Riche, 1998; Curley et al., 2009). McIsaac et al. (2010) сообщили, что неорганические Выщелачивание N было значительно ниже под неудобренным мискантусом (1,5–6,6 кг N га). ⁻¹ тот ⁻¹), чем севооборот кукурузы и сои (34,2–45,9 кг N га ⁻¹ тот ⁻¹)» МакКалмонт и др. 2017 , стр. 501.

[Wh2018p157a-186] «Прогнозируется, что значительное сокращение выщелачивания растворенного неорганического азота с поверхности земли произойдет, если земли, на которых уже выращивается кукуруза для производства этанола, будут преобразованы в многолетнее сырье (Дэвис и др., 2012; Икбал и др., 2015). Это Снижение выщелачивания объясняется меньшими потребностями в удобрениях, постоянным наличием корневого поглотителя азота у растений и эффективной внутренней рециркуляцией питательных веществ многолетними травами (Amougou et al., 2012; Смит и др., 2013). проса проса, демонстрирующего незначительное выщелачивание или его отсутствие после достижения зрелости (Smith et al., 2013). Аналогичным образом, результаты измерений на почве того же растения. сырье показало более низкий уровень растворенного неорганического азота по сравнению с однолетними культурами (McIsaac et al., 2010; Behnke et al., 2012). Недавний метаанализ доступной литературы пришел к выводу, что просо и мискантус имели в девять раз меньшие подземные потери нитратов по сравнению с кукурузой или кукурузой, выращиваемой в севообороте с соевыми бобами (Sharma & Chaubey, 2017). В масштабах бассейна замена производства кукурузы для производства этанола производством целлюлозного многолетнего сырья может снизить общее выщелачивание до 22%, в зависимости от типа сырья и используемой практики управления (Davis et al., 2012; Smith et al., 2013). ). Хотя эти предыдущие исследования предоставляют доказательства потенциальных экосистемных услуг, связанных с переходом к производству целлюлозы, еще предстоит установить, каким будет общее изменение экспорта растворенного неорганического азота и речного стока при таких сценариях. Гидрологические процессы тесно связаны с азотным циклом (Castellano et al., 2010, 2013), являются ключевыми факторами переноса растворенного неорганического азота через ручьи и реки (Donner et al., 2002) и чувствительны к LUC (Twine et al. ., 2004). Различные сценарии моделирования, в которых нынешний земельный покров в бассейне реки Миссисипи в Соединенных Штатах был изменен для размещения различных пропорций проса проса или мискантуса, показали, что воздействие на речной сток было небольшим по сравнению с улучшением качества воды (VanLoocke et al., 2017). )" Уитакер и др. 2018 , стр. 157–158.

[Mc2017p501c-187] «Бланко-Канки (2010) отмечают, что такое эффективное использование воды и питательных веществ может быть благом для уплотненных, плохо дренированных кислых почв, подчеркивая их возможную пригодность для маргинальных сельскохозяйственных земель. Большая пористость и меньшая объемная плотность почв под многолетними растениями Энергетические травы, возникающие в результате более волокнистой, обширной корневой системы и меньшего нарушения почвы, улучшают гидравлические свойства почвы, инфильтрацию, гидравлическую проводимость и сохранение воды по сравнению с однолетними пропашными культурами. воздействие на почвенные воды, когда размер плантаций не соответствует водосбору или доступности орошения, но обратите внимание, что увеличение ET и улучшение хранения грунтовых вод за счет увеличения пористости могут быть полезны во время сильных дождей, при этом емкость хранения потенциально увеличивается на 100–150 мм». МакКалмонт и др. 2017 , с. 501.

[Mc2017p504b-189] «Это исследование превращает большой объем литературы в простые утверждения об экологических издержках и выгодах от производства мискантуса в Великобритании, и, хотя есть возможности для дальнейших исследований, особенно в области гидрологии в коммерческом масштабе, биоразнообразия на старых плантациях или с более высокой частотой отбор проб на N2O при переходе землепользования в Мискантус и обратно, появляются четкие признаки экологической устойчивости. Любое сельскохозяйственное производство в первую очередь основано на человеческом спросе, и всегда будет компромисс между природой и человечеством или одна выгода. Однако в литературе предполагается, что мискантус может принести ряд преимуществ, сводя к минимуму экологический ущерб. Необходимо учитывать соответствие размера и местоположения плантации, достаточно ли воды для поддержания ее производства и экологических затрат на транспортировку; конечным пользователям необходимо понимать его роль как многолетней культуры в условиях ротационного земледелия, чтобы не мешать производству основных продуктов питания. В этих соображениях нет ничего нового, они лежат в основе любой сельскохозяйственной политики, и лица, принимающие решения, знакомы с этими вопросами; Собранные здесь экологические данные помогут обеспечить научную основу для будущей сельскохозяйственной политики». МакКалмонт и др. 2017 , с. 504.

[Mi2016p328a-191] «Подход к оценке ЭУ [экосистемных услуг] предполагает, что рост биоэнергетических культур 2G в Великобритании в целом дает положительные эффекты при замене культур первого поколения (Таблица 1). Благотворное воздействие на общую экосистему, а не на конкретные ЭУ, согласуется с недавние сообщения в литературе (Semere & Slater, 2007a,b; Rowe et al., 2009; Dauber et al., 2010). К культурам 2G относятся увеличение биоразнообразия в масштабах ферм (Rowe et al., 2011), улучшение функциональных характеристик, таких как хищничество (Rowe et al., 2013), а также чистая выгода от снижения выбросов парниковых газов (Hillier et al., 2009). следствие низких затрат и более длительных циклов управления, связанных с культурами 2G (Clifton-Brown et al., 2008; St Clair et al., 2008). однако этот временной эффект здесь не учитывался и аналогичен сбору урожая и посадке продовольственных культур, травы или деревьев. [...] Когда земля фильтруется для различных сценариев посадки в соответствии с ALC 3 и 4,> 92,3% доступной земли будет обеспечивать положительный эффект ES при посадке мискантуса или SRC, и такие переходы, вероятно, приведут к чистому улучшению баланса парниковых газов». Милнер и др. 2016 , стр. 328–329.

[Mi2016p317b-192] «[Юг] юго-запад и северо-запад Англии были определены как районы, где можно выращивать мискантус и SRC [перелесок с коротким вращением] соответственно, с благоприятным сочетанием экономической жизнеспособности, секвестрации углерода, высокой урожайности и положительных ES [экосистемных услуг] ] Благоприятное воздействие было обнаружено на 146 583 и 71 890 га при посадке Мискантуса или SRC, соответственно, в условиях повышения базовых условий посадки. до 293 247 и 91 318 га соответственно по сценариям посадки 2020 года [...] В Великобритании (Великобритания) всего имеется около 22,9 млн га земли (Lovett et al., 2014). ] Земля, доступная для посадки, была рассчитана с использованием карт ограничений, составленных Ловеттом и др. (2014) с использованием социальных и экологических ограничений, основанных на 8 факторах: уклон дорог, рек и городских территорий; 15%; памятники; существующие охраняемые леса; почвы с высоким содержанием органического углерода; и территории с высоким «показательом естественности», такие как национальные парки и территории исключительной природной красоты. Доступность земель была дополнительно ограничена использованием классов сельскохозяйственных земель (ALC). (Lovett et al., 2014) в Великобритании, как показано в Таблице 7, полученное путем агрегирования карты данных ALC с растровым разрешением 100 м2 для получения общего количества гектаров земли в различных ALC в каждой ячейке сетки площадью 1 км2». Милнер и др. 2016 , стр. 317, 320.

[Wh2018p157b-193] «[...] [E] данные действительно указывают на то, что использование многолетних культур с низкими затратами, таких как SRC, мискантус и просо, может обеспечить значительную экономию выбросов парниковых газов по сравнению с альтернативами ископаемому топливу при условии, что будут получены разумные урожаи, низкоуглеродистые почвы являются целевыми (см. разделы 2 и 3 выше), а контекст развития – это такой, в котором напряженность в отношении использования земель для производства продуктов питания (и связанный с этим потенциал выбросов iLUC) смягчается. Во многих случаях эти критерии соблюдаются. удовлетворен." Уитакер и др. 2018 , с. 157.

[Wh2018p151b-194] «В отличие от однолетних культур, биоэнергетика из специализированных многолетних культур, как широко распространено, имеет меньшие выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла и другие сопутствующие экологические выгоды (Rowe et al., 2009; Creutzig et al., 2015). Многолетние культуры, такие как мискантус и Ива и тополь с коротким вращением (SRC) имеют низкую потребность в азоте (с выгодой для выбросов N2O и качества воды), могут изолировать почву. углерода из-за сокращения обработки почвы и увеличения распределения подземной биомассы и может быть экономически жизнеспособным на маргинальных и деградированных землях, что сводит к минимуму конкуренцию с другими сельскохозяйственными видами деятельности и позволяет избежать эффектов iLUC (Hudiburg et al., 2015; Carvalho et al., 2017). Что касается многолетней культуры сахарного тростника, то значительная экономия выбросов парниковых газов может быть достигнута за счет высокой продуктивности сельскохозяйственных культур и использования отходов для когенерации электроэнергии. механизированный сбор урожая без сжигания в Бразилии также должен повысить вероятность связывания углерода почвой (Silva-Olaya et al., 2017). Тем не менее, воздействие выращивания многолетних культур на уровне участка на накопление углерода в экосистеме (в результате dLUC) варьируется географически и зависит от типа почвы и климата (Field et al., 2016)». Уитакер и др. 2018 , с. 151.

[Wh2018p160a-195] «В стремлении реализовать стратегии смягчения последствий изменения климата« углеродная нейтральность »биоэнергетики не была тщательно оценена. Поскольку все больше исследований начали включать оценку воздействия dLUC и iLUC, доверие к биоэнергетике первого поколения как к экологически устойчивому, возобновляемому источнику энергии источник энергии был поврежден. В последние годы появилось более детальное понимание экологических преимуществ и рисков биоэнергетики, и стало ясно, что многолетние биоэнергетические культуры имеют гораздо больший потенциал. обеспечивают значительную экономию выбросов парниковых газов по сравнению с традиционными культурами, выращиваемыми в настоящее время для производства биотоплива во всем мире (например, кукуруза, пальмовое масло и рапс). (COD)) и США (110-й Конгресс США, 2007 г.) придают дополнительный импульс этому переходу к многолетним биоэнергетическим культурам». Уитакер и др. 2018 , с. 160.

[FOOTNOTENsanganwimanaPourrutMenchDouay2014125-7] Jump up to: ^а ^б Нсанганвимана и др. 2014 , с. 125.

[FOOTNOTELackowski2019-8] Лацковский 2019 .

[FOOTNOTENew_Energy_Farms2021-10] Новые энергетические фермы 2021 .

[FOOTNOTENsanganwimanaPourrutMenchDouay2014130-15] Jump up to: ^а ^б Нсанганвимана и др. 2014 , с. 130.

[FOOTNOTEMcCalmontHastingsMcNamaraRichter2017503-16] МакКалмонт и др. 2017 , с. 503.

[FOOTNOTEMiguezMaughanBolleroLong2011516-21] Мигес и др. 2011 , с. 516.

[FOOTNOTEHeatonHartzlerBarnhart20102-26] Хитон, Харцлер и Барнхарт 2010 , стр. 2.

[FOOTNOTEIPCC2019b4.34_–_4.41-30] МГЭИК 2019b , стр. 4.34 – 4.41.

[FOOTNOTEForest_Research201969–71-32] Лесные исследования 2019 , стр. 69–71.

[FOOTNOTEMcCalmontHastingsMcNamaraRichter2017497-37] МакКалмонт и др. 2017 , с. 497.

[FOOTNOTERoncucciNassi_O_Di_NassoBonariRagaglini20151004-38] Ронкуччи и др. 2015 , с. 1004

[FOOTNOTEShepherdLittletonClifton‐BrownMartin2020295-43] Шепард и др. 2020 , с. 295.

[FOOTNOTEGlobal_bioenergy_supply_and_demand_projections20149,_table_2-49] Прогнозы глобального спроса и предложения биоэнергии на 2014 г. , стр. 9, таблица 2.

[FOOTNOTEGlobal_bioenergy_supply_and_demand_projections20148-51] Прогнозы глобального спроса и предложения биоэнергии на 2014 г. , стр. 8.

[FOOTNOTEEU_MAGIC2021-53] ВОЛШЕБСТВО ЕС 2021 .

[FOOTNOTEEU_MAGIC_spreadsheet2021-54] Таблица ЕС MAGIC 2021 .

[FOOTNOTENsanganwimanaPourrutMenchDouay2014124-56] Нсанганвимана и др. 2014 , с. 124.

[FOOTNOTEZhangHastingsClifton‐BrownJiang2020-60] Чжан и др. 2020 .

[FOOTNOTEClifton-BrownBreuerJones20072296–2297-62] Клифтон-Браун, Брейер и Джонс 2007 , стр. 2296–2297.

[FOOTNOTEYostRandallKitchenHeaton2017684,_688-63] Йост и др. 2017 , стр. 684, 688.

[FOOTNOTENsanganwimanaPourrutMenchDouay2014126-69] Нсанганвимана и др. 2014 , с. 126.

[FOOTNOTENsanganwimanaPourrutMenchDouay2014128-70] Jump up to: ^а ^б Нсанганвимана и др. 2014 , с. 128.

[FOOTNOTENsanganwimanaPourrutMenchDouay2014129-72] Нсанганвимана и др. 2014 , с. 129.

[FOOTNOTENsanganwimanaPourrutMenchDouay2014131-73] Jump up to: ^а ^б Нсанганвимана и др. 2014 , с. 131.

[FOOTNOTEClifton-BrownHastingsMosMcCalmont20172-74] Клифтон-Браун и др. 2017 , с. 2.

[FOOTNOTESmil2015211,_box_7.1-75] Улыбка 2015 , с. 211, графа 7.1.

[FOOTNOTESmil2015170-76] Улыбка 2015 , с. 170.

[FOOTNOTESmil20152095_(kindle_location)-77] Смил 2015 , с. 2095 год (локация Kindle).

[FOOTNOTESmil201591-78] Улыбка 2015 , с. 91.

[FOOTNOTESmil201589-79] Jump up to: ^а ^б Улыбка 2015 , с. 89.

[FOOTNOTESmil2015228-80] Улыбка 2015 , с. 228.

[FOOTNOTESmil2015227-81] Jump up to: ^а ^б Улыбка 2015 , с. 227.

[FOOTNOTESmil201590-82] Улыбка 2015 , с. 90.

[FOOTNOTESmil2015229-83] Улыбка 2015 , с. 229.

[FOOTNOTESmil201580,_89-84] Улыбка 2015 , стр. 80, 89.

[FOOTNOTESmil201585-85] Jump up to: ^а ^б Улыбка 2015 , с. 85.

[FOOTNOTESmil201586-86] Улыбка 2015 , с. 86.

[FOOTNOTESchwarz1993413-87] Блэк 1993 , с. 413.

[FOOTNOTEFloresUrquiagaAlvesCollier2012831-88] Флорес и др. 2012 , с. 831

[FOOTNOTEGhose2011263-89] Гхош 2011 , с. 263.

[90] См., например, оценку 0,60 Вт/м. ² для урожайности 10 т/га, указанной выше. Расчет следующий: Урожайность (т/га), умноженная на энергосодержание (ГДж/т), разделенная на секунды в году (31 556 926), умноженная на количество квадратных метров в одном гектаре (10 000).

[FOOTNOTEvan_den_Broek1996271-94] ван ден Брук 1996 , с. 271.

[96] Эдо, март (март 2021 г.). «Переработка отходов в энергию и общественное признание: завод по переработке отходов в энергию в Копенгагене» (PDF) . МЭА Биоэнергетика .

[FOOTNOTEMilnerHollandLovettSunnenberg2016320-97] Милнер и др. 2016 , с. 320.

[FOOTNOTEClifton‐BrownBreuerJones20072297-99] Клифтон-Браун, Брейер и Джонс 2007 , стр. 2297.

[FOOTNOTEAgostiniGregoryRichter20151058,_fig._1-100] Агостини, Грегори и Рихтер 2015 , с. 1058, рис. 1.

[FOOTNOTEZangBlagodatskayaWenXu2017262,_269-101] Занг и др. 2017 , с. 262, 269.

[FOOTNOTEDondiniHastingsSaizJones2009414,_419–420-102] Дондини и др. 2009 , стр. 414, 419–420.

[FOOTNOTEPoeplauDon2014335-103] Поеплау и Дон 2014 , с. 335.

[FOOTNOTEHarrisSpakeTaylor201531-104] Харрис, Спейк и Тейлор 2015 , стр. 31.

[FOOTNOTEFeltenEmmerling2012661-109] Фельтен и Эммерлинг 2012 , с. 661.

[FOOTNOTENunesMatiasCatalão201727-119] Нуньес, Матиас и Каталан 2017 , стр. 27.

[FOOTNOTEBridgemanJonesWilliamsWaldron2010845-120] Jump up to: ^а ^б Бриджман и др. 2010 , с. 845.

[FOOTNOTEHuisman20012098-125] Хьюсман 2001 , с. 2098.

[FOOTNOTEWild201572-126] Дикий 2015 , с. 72.

[FOOTNOTESmil201513-127] Улыбка 2015 , с. 13.

[FOOTNOTETorrefaction_benefits-128] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Преимущества торрефикации .

[FOOTNOTEWildVisser201813-130] Wild & Visser 2018 , с. 13.

[FOOTNOTEWild201573-132] Jump up to: ^а ^б Дикий 2015 , с. 73.

[FOOTNOTELiLinXiaoLasek2018181-133] Ли и др. 2018 , с. 181.

[FOOTNOTEBridgemanJonesWilliamsWaldron20103912-134] Бриджман и др. 2010 , с. 3912.

[FOOTNOTENdibeGrathwohlPaneruMaier2015177-136] Ндибе и др. 2015 , с. 177.

[FOOTNOTECremersKoppejanMiddelkampWitkamp201511-137] Кремерс и др. 2015 , с. 11.

[FOOTNOTEWildVisser201817-138] Wild & Visser 2018 , с. 17.

[FOOTNOTENdibeGrathwohlPaneruMaier2015189-141] Ндибе и др. 2015 , с. 189.

[FOOTNOTERenSunChiMeng201738-142] Рен и др. 2017 , с. 38.

[FOOTNOTEJohansenJakobsenFrandsenGlarborg2011B-143] Йохансен и др. 2011 , с. Б.

[FOOTNOTERenSunChiMeng201745-149] Рен и др. 2017 , с. 45.

[FOOTNOTEKamboDutta2015752-150] Камбо и Дутта 2015 , с. 752.

[FOOTNOTELiLinXiaoLasek2018182-152] Ли и др. 2018 , с. 182.

[FOOTNOTERibeiroGodinaMatiasNunes201812,_13-154] Рибейро и др. 2018 , стр. 12, 13.

[FOOTNOTEZangBlagodatskayaWenXu2017269,_fig._6-159] Jump up to: ^а ^б Занг и др. 2017 , с. 269, рис. 6.

[FOOTNOTEAgostiniGregoryRichter20151068-165] Агостини, Грегори и Рихтер 2015 , с. 1068.

[FOOTNOTEAnderson-TeixeiraDuvalLongDeLucia20122039–2040-166] Андерсон-Тейшейра и др. 2012 , стр. 2039–2040 гг.

[FOOTNOTEPoeplauDon2014327-174] Поеплау и Дон 2014 , с. 327.

[FOOTNOTEFeltenEmmerling2011167-179] Фельтен и Эммерлинг 2011 , с. 167.

[FOOTNOTELewandowskiClifton-BrownTrindadevan_der_Linden20162-188] Левандовски и др. 2016 , с. 2.

[FOOTNOTEMcCalmontHastingsMcNamaraRichter2017489-190] МакКалмонт и др. 2017 , с. 489.

[FOOTNOTEWhitakerFieldBernacchiCerri2018160-196] Уитакер и др. 2018 , с. 160.

[FOOTNOTEWilsonHeaton2013-197] Уилсон и Хитон 2013 .

[FOOTNOTECaslinFinnanEasson2010-198] Каслин, Финнан и Иссон 2010 .

[ а ]

[ б ]

[ с ]

[ д ]

[ и ]

[ ж ]

[ 1 ]

[ 2 ]

[ г ]

[ 3 ]

[ ч ]

[ я ]

[ Дж ]

[ к ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ л ]

[ м ]

[ н ]

[ о ]

[ 6 ]

[ п ]

[ q ]

[ р ]

[ с ]

[ 7 ]

[ т ]

[ в ]

[ v ]

[ 8 ]

[ В ]

[ 9 ]

[ х ]

[ и ]

[ С ]

[ аа ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ аб ]

[ и ]

[ объявление ]

[ но ]

[ 12 ]

[ из ]

[ в ]

[ ах ]

[ есть ]

[ также ]

[ 13 ]

[ и ]

[ 14 ]

[ аль ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ являюсь ]

[ 17 ]

[ а ]

[ к ]

[ ап ]

[ 18 ]

[ ] так

[ 19 ]

[ 20 ]

[ с ]

[ как ]

[ в ]

[ В ]

[ из ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ оу ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ топор ]

[ является ]

[ ]

[ 42 ]

[ нет ]

[ 43 ]

[ 44 ]

[ бб ]

[ 45 ]

[ 46 ]

v т и Биоэнергетика
Biofuels	Alcohol Algae Babassu oil Bagasse Biobutanol Biodiesel Biogas Biogasoline Bioliquids Biomass Cooking oil vegetable oil Ethanol cellulosic mixtures Methanol Stover corn Straw Water hyacinth Wood gas
Energy from foodstock	Camelina sativa Cassava Coconut oil Grape Hemp Maize Oat Palm oil Potato Rapeseed Rice Sorghum Soybean Sugar beet Sugarcane Sunflower Wheat Yam
Non-food energy crops	Arundo Big bluestem Camelina Chinese tallow Duckweed Jatropha curcas Miscanthus × giganteus Pongamia pinnata Salicornia Switchgrass Wood
Technology	Bioconversion of biomass to mixed alcohol fuels Bioenergy with carbon capture and storage Biomass heating systems Biorefinery Fischer–Tropsch process Industrial biotechnology Pellet fuel mill stove Sabatier reaction Thermal depolymerization
Concepts	Agflation Cellulosic ethanol commercialization Energy content of biofuel Energy crop Energy forestry Energy return on investment Food vs. fuel Issues relating to biofuels Sustainable biofuel
Category