Італьянскія навукоўцы вывучылі перавагі непераборлівага тапінамбура. Аказваецца, гэта ў сваім родзе проста незаменная культура для вытворчасці аднаўляльнай энергіі.
У сваёй навуковай працы каманда італьянскіх навукоўцаў факультэта сельскагаспадарчых і лясных навук (DAFNE), Універсітэт Тушия, распавядае, чым так добры і важны тапінамбур.
У апошні час біяпаліва стала стратэгічным напрамкам для скарачэння выкідаў ад транспартных сродкаў. Але адначасова вытворчасць біяпаліва ўсё часцей згадваецца ў кантэксце яго негатыўных наступстваў, так як асноўныя культуры для гэтых мэтаў, такія як, скажам, рапс, пшаніца ці соевыя бабы, патрабуюць высокаінтэнсіўных агропрактик і ўрадлівых глеб, адзначаюць аўтары. (Біяпаліва - гэта крыніцы энергіі на аснове вугляроду, атрыманыя з біялагічнага матэрыялу).
У той час як Камісія ЕС зусім нядаўна класіфікавала біяпаліва як прадукт з нізкім узроўнем ўскоснага змены ў землекарыстанні, які атрымліваецца з культур, вырашчаных на маргінальных землях з малым прыцягненнем рэсурсаў.
Па гэтай прычыне толькі нешматлікія культуры ў Еўропе могуць дасягнуць высокіх ураджаяў пры паказаных патрабаваньнях.
Тапінамбур - гэта корму для сельгасжывёл, біяпаліва і нават фруктовае піва.
З гэтага пункту гледжання тапінамбур (Helianthus tuberosusL.), Безумоўна, з'яўляецца выглядам, годным увагі, паколькі ён валодае ўсімі атрыбутамі, неабходнымі для дасягнення мэтаў абноўленай Дырэктывы ЕС па аднаўляльных крыніцах энергіі (RED II).
Тапінамбур шырока адаптаваны да разнастайнай і часта малоурожайны для іншых культур асяроддзі, валодае высокай прыстасоўвальнасцю.
Гэта шматмэтавая культура, якая выкарыстоўваецца для спажывання чалавекам у ежу (непасрэдна ў клубнях або для атрымання падсалодвальнікаў), для фармацэўтычных мэтаў, для вытворчасці біямасы і біяэнергіі (біяэтанол і біягаз).
Акрамя таго, аналагічна іншым раслінам Айстравыя, Такім як цыкорый і сафлора, тапінамбур мае патэнцыял у якасці кармавой культуры.
Цікава, што дзякуючы інавацыях у піваварнай прамысловасці, клубні выкарыстоўваюцца для вытворчасці салодкага і фруктовага піва.
Сцеблы і клубні тапінамбура адрозніваюцца высокім утрыманнем інулін з патэнцыялам для вытворчасці этанолу для выкарыстання ў якасці біяпаліва.
У прыватнасці, арганічныя злучэнні (такія як інулін і цэлюлоза) і цукру апрацоўваюцца для атрымання этанолу шляхам ферментацыі і дыстыляцыі.
За апошнія 20 гадоў была праведзена значная работа па паляпшэнню пераўтварэнні біямасы ў паліва. Тым не менш, біяпаліва першага пакалення (біяэтанол і біядызель, атрыманыя з харчовых культур) здабываецца толькі з некалькіх культур з рознай эфектыўнасцю пераўтварэння сонечнай радыяцыі ў хімічную энергію (біямасу).
У прыватнасці, биотопливным сыравінай з'яўляюцца, галоўным чынам, рапс, алейныя пальмы і соевыя бабы - для біядызель; і цукровы трыснёг, кукуруза, цукровыя буракі і салодкае сорга для біяэтанолу.
Акрамя таго, не ўся біямаса з'яўляецца прыдатнай для збору (г.зн. біямаса расліннага покрыва пад зямлёй звычайна застаецца ў глебе), такім чынам чыстае ўлоўліванне вугляроду зніжаецца, а неэфектыўнасць перапрацоўкі ўзрастае.
Па гэтых прычынах віды раслін для сістэм вытворчасці біяпаліва наступнага пакалення, як чакаецца, пераадолеюць некаторыя з гэтых абмежаванняў, асабліва калі яны маюць ураджайнасць падземную біямасу (гэта значыць карані або клубні).
Акрамя таго, паколькі інтэнсіўнае сельскагаспадарчае землекарыстанне ўжо ўкаранёна ў большасці рэгіёнаў свету, біяэнергетычныя культуры павінны быць экалагічна устойлівымі, каб пазбегнуць дадатковай нагрузкі на біяразнастайнасць сельскай гаспадаркі, глебу і водныя рэсурсы.
Навукоўцы шукаюць біяэнергетычныя культуры будучага
Даследаванні вядуцца ў напрамку сістэм вытворчасці энергіі з біяпаліва новага пакалення з меншым уздзеяннем на навакольнае асяроддзе, большай прадукцыйнасцю і большай аддачай ад інвестыцый, а таксама з улікам зніжэння канкурэнцыі за выкарыстанне зямлі з харчовымі і кармавымі культурамі.
Лигноцеллюлозная біямаса з вылучаных біяэнергетычных культур і сельскагаспадарчых адходаў лічыцца устойлівым рэсурсам для вытворчасці біяэнергіі, але гідроліз з выкарыстаннем целлюлолитических ферментаў з'яўляецца больш працаёмкім і дарагім метадам, чым выкарыстанне біямасы на аснове крухмалу або патакі.
У гэтых адносінах, сярод найбольш прывабных биотопливных сістэм наступнага пакалення цікавыя водарасці і тапінамбур, які вырабляе клубень, які таксама можна вырошчваць і збіраць з выкарыстаннем існуючай інфраструктуры і механізмаў, якія выкарыстоўваюцца для аналагічных культур (клубнеплодных раслін).
Чаму тапінамбур сапраўды патрэбен Еўропе
Характарыстыкі, якія робяць тапінамбур годнай энергетычнай культурай, ўключаюць: хуткі рост, высокае ўтрыманне вугляводаў, адпаведнае агульная колькасць сухога рэчыва на адзінку плошчы, здольнасць выкарыстоўваць багатыя пажыўнымі рэчывамі сцёкавыя вады, ўстойлівасць да патагенаў / талерантнасць, здольнасць лёгка расці з мінімальнымі знешнімі выдаткамі вытворчасці і на маргінальных землях.
Гэты апошні аспект абяцае стаць ключавым для будучага біяпаліва ў Еўропе.
Як прадугледжана перагледжанай Дырэктывай па аднаўляльных крыніцах энергіі (RED), прынятай Еўрапейскім парламентам і Саветам (Дырэктыва 2018/2001), Камісія ЕС нядаўна прыняла дэлегаваных акт, які ўсталёўвае крытэрыі як для вызначэння важных ўскосных змяненняў у землекарыстанні.
ILUC - небяспечная сыравіну, для якога назіраецца значнае ўскоснае пашырэнне вытворчых плошчаў на землях з высокавугляродзістага запасамі, і сертыфікацыя біяпаліва з нізкім рызыкай ILUC, биожидкостей і паліва з біямасы.
Сертыфікацыя можа быць прадастаўлена, калі паліва адпавядае наступным кумулятыўных крытэрам:
(I) адпаведнасць крытэрам ўстойлівасці, што мае на ўвазе, што сыравіну можна вырошчваць толькі на невыкарыстоўваемых землях, ня багатых запасамі вугляроду;
(Ii) выкарыстанне дадатковай сыравіны ў выніку мер па павышэнню прадукцыйнасці на ўжо выкарыстоўваюцца землях або вырошчвання сельскагаспадарчых культур на плошчах, якія раней не выкарыстоўваліся для вырошчвання сельскагаспадарчых культур (невыкарыстоўваныя зямлі), пры ўмове, што зямля была закінуты або моцна дэградавала, або ураджай быў вырашчаны дробным фермерам;
(Iii) пераканаўчыя доказы таго, што два папярэднія крытэра выкананы.
Відавочна, што ў адпаведнасці з патрабаваннямі Дырэктывы такое дадатковае сыравіну павінна адказваць патрабаванням для вытворчасці паліва з нізкім узроўнем рызыкі, толькі калі яно атрымана устойлівым чынам.
Па гэтай прычыне тапінамбур - шматспадзеўны кандыдат, які лёгка зможа замяніць такія культуры, як кукуруза і цукровыя буракі.
Імкліва расце біямаса для біяпаліва
Кінетыка росту частак расліны паказвае на яго здольнасць вырабляць аптымальны ўраджай у Еўропе.
Ад двух трацін да трох чвэрцяў сухога рэчыва паветра прадстаўлена сцебламі і галінамі, у той час як лісце і кветкі ўтрымліваюць больш нізкі працэнт. Прапорцыя размеркавання сухога вагі моцна залежыць ад шматлікіх фактараў: гатункі, часу пасадкі, кліматычных умоў і ўмоў росту.
Больш за 50% ад агульнай масы раслін знаходзіцца ў сцябле.
Існуе дзве фазы росту сцябла. На працягу першых пяці месяцаў назіраецца лінейнае павелічэнне вышыні і вагі сцябла. Пасля гэтага перыяду вышыня сцябла дасягае свайго максімуму і застаецца нязменнай, а яго вага памяншаецца.
Максімальны рост і вага расліны змяняюцца ў залежнасці ад умоў навакольнага асяроддзя і генатыпу. У ранніх гатункаў канчатковая вышыня дасягае 140 см, у той час як у позніх гатункаў канчатковая вышыня складае каля 280 см.
Такім чынам, у канцы вегетацыйнага перыяду колькасць сухога рэчыва ў сцеблах позніх гатункаў было прыкладна ў два разы больш, чым у ранніх гатунках. Такім чынам, агульная біямаса гатункаў позняга паспявання вышэй, чым гатункаў ранняга паспявання. Мадэляванне паказала, што ў позніх гатункаў больш доўгі захаванне аптымальнай плошчы лісця дазваляе лепш засвойваць сухое рэчыва.
беспраблемны тапінамбур
Дзякуючы сваёй устойлівасці да засухі і засаленне, тапінамбур можна культываваць у глебах, непрыдатных для іншых караняплодаў і клубняплоды. Ён добра расце ў глебах з рН ад 4,4 да 8,6.
Калі цяжкія гліністыя і гидроморфные глебы могуць абцяжарыць ўборку клубняў, у такіх умовах тапінамбур можна культываваць для атрымання сцеблаў.
У цэлым, ураджайнасць, памер і форма клубняў залежаць ад тыпу глебы. У той час як легковесные суглінкавыя глебы даюць вялікія клубні, цяжкія глебы забяспечваюць добрую ўраджайнасць у засуху, дзякуючы лепшым влагоудерживающим уласцівасцях гліністых глеб.
Што тычыцца тэмпературы вырошчвання, то для большасці разнавіднасцяў тапінамбура патрабуецца вегетацыйны перыяд не менш як 125 безморозный дзён.
Увогуле, для атрымання аптымальнага ўраджаю неабходныя тэмпературы вырошчвання ў дыяпазоне 6-26 ° C.
Расліна валодае ўмеранай устойлівасцю да замаразкаў. Падчас ранняга росту ўраджай пераносіць тэмпературу да -6 ° C, хоць нізкія тэмпературы выклікаюць ліставай хлороз. Што тычыцца восеньскай уборкі ўраджаю, замаразкі з -2,8 ° С да -8,4 ° С запускаюць механізм акліматызацыі клубняў да холаду. Гэта паляпшае іх густ з-за ператварэння інулін ць фруктозу.
У натуральным асяроддзі некаторыя арганізмы (мікраарганізмы, казуркі і сысуны) ўзаемадзейнічаюць з раслінамі тапінамбура, у тым ліку шэсць розных сямействаў пчол і чмялі.
Многія фитофаги і мікраарганізмы былі зарэгістраваныя на тапінамбур, але вельмі з іх могуць сур'ёзна пашкодзіць культуры.
У цэлым, надземная частка расліны менш схільная хвароб, тады як клубні падчас позняга росту і захоўвання больш успрымальныя. Найбольш шкоднымі патагеннымі мікраарганізмамі з'яўляюцца Sclerotinia sclerotiorum і Sclerotinia rolfsii, якія выклікаюць гнілі.
Першаму спрыяюць празмернае ўгнаенне азотам, нізкі рн глебы або гидроморфные глебы, а другому - вільготнасць у спалучэнні з высокімі тэмпературамі.
Таксама іржа, якая выклікаецца Puccinia helianthi, І сопкая раса, якая выклікаецца Эрысіфа шыкорацарума, Дзівяць тапінамбур, але яны не здольныя абмежаваць ўраджай, як і плямістасць лісця з-за Alternaria helianthi.
Пры захоўванні клубняў, асабліва калі яны пашкоджаныя пры ўборцы ўраджаю, могуць выявіцца хваробы, выкліканыя Ботрыціс сінеравы, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.. Аднак вымарожваюць працэдуры эфектыўна кантралююць гэтыя захворванні
Што тычыцца насякомых, то гэта, пераважна, тлі, але іх уплыў нязначна.
Расліна з'яўляецца цягавітым і моцным, так што тапінамбур можа стаць вельмі канкурэнтаздольным пустазеллем сам па сабе. Што да іншых хуткарослых пустазелля, барацьба з імі неабходная толькі ў час сяўбы да закрыцця полога. Можна ўжываць як хімічную, так і механічную (падкормку, рыхленне і т. Д.) Праполку.
Пасля таго, як тапінамбур абгрунтаваўся ў полі, яго даволі цяжка вывесці, так як клубні або іх часткі застаюцца ў зямлі, выдатна зімуючы ў глебе.
Выбар тапінамбура
Каштоўныя біялагічныя і біяхімічныя ўласцівасці тапінамбура ляжаць у аснове яго універсальнага выкарыстання ў харчовай і прамысловай прамысловасці, што абумоўлівае неабходнасць генетычнага паляпшэння ўраджаю.
Асноўная ўвага ў селекцыі надаецца ўраджайнасці клубняў і зместу інулін для харчовых прадуктаў і кармоў, а ў апошні час у фокусе нарошчванне біямасы для вытворчасці біяпаліва.
Аднак, з-за традыцыйна абмежаванага выкарыстання тапінамбура да цяперашняга часу быў дасягнуты даволі слабы прагрэс у селекцыі. Інвестыцыі ў селекцыйныя распрацоўкі таксама нясталыя і залежаць ад попыту галін у кожнай краіне.
Адраджэнне цікавасці да тапінамбура ў 1970-х і 1980-х гадах, звязанае з энергетычным крызісам і недахопам харчавання, усяляла надзею на тое, што можна зрабіць больш скаардынаваныя і інтэнсіўныя дзеянні для распрацоўкі новых гатункаў, якія адказваюць ўзнікаюць патрэбам.
З тых часоў было зафіксавана значнае пашырэнне пасяўных плошчаў пад культурай, асабліва ў апошняе дзесяцігоддзе і ў азіяцкіх краінах.
Улічваючы бягучыя змены клімату, неабходнасць у пошуку новых устойлівых крыніц энергіі і скарачэнне плошчаў, прызначаных для вытворчасці прадуктаў харчавання, інвестыцыі ў селекцыю тапінамбура прадстаўляюцца ў значнай ступені апраўданымі.
ЗША таксама можа быць цікавы тапінамбур
На сённяшні дзень найбольш распаўсюджанымі культурамі, што выкарыстоўваюцца для вытворчасці этанолу, з'яўляюцца кукуруза, цукровы трыснёг, салодкае сорга і цукровыя буракі. Тым не менш, гэтыя віды залежаць ад ўрадлівых сельскагаспадарчых угоддзяў і, як правіла, маюць патрэбу ў значных знешніх рэсурсах (т. Е. Вада, пестыцыды, ўгнаенні) для дасягнення высокіх ураджаяў.
Злучаныя Штаты і Бразілія з'яўляюцца найбуйнейшымі сусветнымі вытворцамі биоэтанольного паліва. На іх долю прыходзілася каля 84% сусветнай вытворчасці біяэтанолу ў 2018 годзе.
Збожжавыя і цукровы трыснёг з'яўляюцца дамінуючым сыравінай для вытворчасці этанолу ў гэтых краінах.
Чакаецца, што на вытворчасць этанолу ў 2027 годзе будзе прыходзіцца 15 і 18% сусветнай вытворчасці кукурузы і цукровага трыснягу.
Злучаныя Штаты як Еўропа выкарыстоўваюць у асноўным крухмал з кукурузы і пшаніцы для вытворчасці біяэтанолу, у той час як у Бразіліі перапрацоўваюць цукровы трыснёг. У цэлым, у цукровага трыснёга ўраджай этанолу вышэй, чым у кукурузы і іншых культур, такіх як тапінамбур.
Тым не менш, цукровы трыснёг ідэальны ў трапічным і субтрапічным, але не ва ўмераным клімаце. Таму томинабур можа заняць месца побач з кукурузай у вытворчасці амерыканскага этанолу.