Italienske forskere har undersøgt fordelene ved uhøjtidelig Jerusalems artiskok. Det viser sig, at dette er en slags uundværlig kultur til produktion af vedvarende energi.
I sit videnskabelige arbejde forklarer et team af italienske forskere fra Fakultet for Landbrugs- og Skovvidenskab (DAFNE), University of Tushia, hvorfor Jerusalems artiskok er så god og vigtig.
For nylig er biobrændstoffer blevet en strategisk retning for reduktion af emissioner fra køretøjer. Men på samme tid nævnes biobrændstofproduktion i stigende grad i sammenhæng med dets negative konsekvenser, da de vigtigste afgrøder til disse formål, som for eksempel raps, hvede eller sojabønner, kræver høje intensitet landbrugspraksis og frugtbar jord, bemærker forfatterne. (Biobrændstoffer er kulstofbaserede energikilder afledt af biologisk materiale).
Mens EU-Kommissionen for nylig klassificerede biobrændstoffer som et produkt med et lavt niveau af indirekte ændringer i arealanvendelse, opnået fra afgrøder, der er dyrket på marginale lande med lidt ressourceforbrug.
Af denne grund kan kun få afgrøder i Europa opnå høje udbytter med disse krav.
Jerusalem artiskok er et foder til landbrugsdyr, biobrændstof og endda frugtøl.
Fra dette synspunkt er Jerusalem artiskok (Helianthus tuberosus L.) naturligvis er en art, der er værd at opmærksom, da den besidder alle de egenskaber, der er nødvendige for at nå målene i det opdaterede EU-direktiv om vedvarende energi (RED II).
Jerusalem-artiskok er vidt tilpasset et mangfoldigt og ofte lavtydende miljø for andre afgrøder og har høj tilpasningsevne.
Det er en flerbrudsafgrøde, der anvendes til konsum (direkte i knolde eller sødestoffer), til farmaceutiske formål, til produktion af biomasse og bioenergi (bioethanol og biogas).
Derudover ligner andre planter Asteraceae, såsom cikorie og saflower, har Jerusalem artiskok potentiale som foderafgrøde.
Det er interessant, takket være innovationer i bryggeriindustrien, bruges knolde til at fremstille søde og frugtøl.
Stammene og knoldene i den artiskok i Jerusalem er kendetegnet ved et højt inulinindhold med potentialet til at producere ethanol til brug som biobrændstof.
Især forarbejdes organiske forbindelser (såsom inulin og cellulose) og sukker til fremstilling af ethanol ved gæring og destillation.
I løbet af de sidste 20 år er der gjort betydeligt arbejde for at forbedre omdannelsen af biomasse til brændstof. Første generation af biobrændstoffer (bioethanol og biodiesel stammet fra fødevareafgrøder) udvindes dog fra kun få afgrøder med forskellige effektiviteter ved at omdanne solstråling til kemisk energi (biomasse).
Især er råmaterialer til biobrændstof hovedsageligt raps, oliepalmer og sojabønner til biodiesel; og sukkerrør, majs, sukkerroer og sød sorghum til bioethanol.
Derudover er ikke al biomasse egnet til opsamling (dvs. biomassen af vegetation under jorden forbliver normalt i jorden), så netto kulstofbinding reduceres, og forarbejdningseffektiviteten øges.
Af disse grunde forventes plantearter til næste generations biobrændstofproduktionssystemer at overvinde nogle af disse begrænsninger, især hvis de har produktiv underjordisk biomasse (dvs. rødder eller knolde).
Eftersom intensiv landbrugsanvendelse allerede er indført i de fleste regioner i verden, skal bioenergiafgrøder desuden være miljømæssigt bæredygtige for at undgå yderligere belastning af landbrugets biologiske mangfoldighed, jord og vandressourcer.
Forskere søger fremtidens bioenergiafgrøder
Der forskes i retning af energisystemer fra en ny generation biobrændstoffer med mindre miljøpåvirkning, større produktivitet og større afkast af investeringer samt under hensyntagen til reduceret konkurrence om arealanvendelse med fødevarer og foderafgrøder.
Lignocellulosic biomasse fra isolerede bioenergiafgrøder og landbrugsaffald betragtes som en bæredygtig ressource til bioenergiproduktion, men hydrolyse ved anvendelse af cellulolytiske enzymer er en mere besværlig og dyre metode end ved anvendelse af stivelse eller melasse biomasse.
I denne forbindelse er blandt de mest attraktive biobrændstofsystemer i den næste generation interessante alger og Jerusalem artiskok, der producerer knold, som også kan dyrkes og høstes ved hjælp af den eksisterende infrastruktur og mekanismer, der bruges til lignende afgrøder (knoldplanter).
Hvorfor Jerusalems artiskok virkelig har brug for Europa
Karakteristika, der gør Jerusalems artiskok til en værdig energiafgrøde inkluderer: hurtig vækst, højt kulhydratindhold, den tilsvarende samlede tørstof pr. Enhed, evnen til at bruge næringsrigt spildevand, patogenbestandighed / tolerance, evnen til at vokse let med minimale eksterne produktionsomkostninger og på marginale lande.
Dette sidste aspekt lover at være nøglen til fremtiden for biobrændstoffer i Europa.
Som fastlagt i det reviderede direktiv om vedvarende energi (RED), vedtaget af Europa-Parlamentet og Rådet (direktiv 2018/2001), vedtog EU-Kommissionen for nylig en delegeret retsakt, der opstiller kriterier for bestemmelse af vigtige indirekte ændringer i arealanvendelsen.
ILUC er et farligt råmateriale med betydelig indirekte udvidelse af produktionsområdet på land med høje kulstofreserver og certificering af ILUC-biobrændstoffer, biofluider og biomassebrændstoffer med lav risiko.
Der kan udstedes certificering, hvis brændstoffet opfylder følgende kumulative kriterier:
i) opfylder bæredygtighedskriterier, hvilket betyder, at råmaterialer kun kan dyrkes på ubrugt jord, der ikke er rig på kulstof
(ii) anvendelse af yderligere råvarer som et resultat af foranstaltninger til at øge produktiviteten på allerede brugt jord eller dyrke afgrøder på områder, der ikke tidligere blev brugt til dyrkning af afgrøder (ubrugt jord), forudsat at jorden blev forladt eller kraftigt nedbrudt, eller afgrøden var dyrket af en husbond
(iii) overbevisende dokumentation for, at de to foregående kriterier er opfyldt.
I overensstemmelse med kravene i direktivet skal sådanne yderligere råvarer naturligvis kun opfylde kravene til produktion af brændstof med lav risiko, hvis de opnås på en bæredygtig måde.
Af denne grund er Jerusalem artiskok en lovende kandidat, der let kan erstatte afgrøder som majs og sukkerroer.
Hurtigt voksende biomasse til biobrændstoffer
Vækstkinetikken for plantedele indikerer dens evne til at producere optimale afgrøder i Europa.
To tredjedele til tre fjerdedele af lufttørrens stof er repræsenteret af stængler og grene, mens blade og blomster indeholder en lavere procentdel. Andelen af fordelingen af tørvægt er meget afhængig af mange faktorer: variation, plantetid, klimatiske forhold og vækstbetingelser.
Mere end 50% af planternes samlede masse er i stammen.
Der er to faser til at dæmme op for væksten. I løbet af de første fem måneder observeres en lineær stigning i stilkens højde og vægt. Efter denne periode når stammens højde sit maksimum og forbliver uændret, og dens vægt falder.
Plantens maksimale højde og vægt varierer afhængigt af miljøforhold og genotype. I tidlige sorter når den endelige højde 140 cm, mens i senere sorter er den endelige højde ca. 280 cm.
Efter afslutningen af vækstsæsonen var mængden af tørstof i stammerne af sene sorter ca. to gange højere end i de tidlige sorter. Således er den samlede biomasse af sene modne sorter højere end den for tidlige modningssorter. Modellering viste, at i længere varianter giver en længere bevaring af det optimale bladareal bedre absorption af tørstof.
Problemfri Jerusalem artiskok
På grund af sin modstand mod tørke og saltvand kan jordskokker dyrkes i jord, der ikke er egnet til andre rodafgrøder og knolde. Den vokser godt i jord med en pH-værdi på 4,4 til 8,6.
Hvis tung ler og hydromorf jord kan komplicere høstningen af knolde, kan der under sådanne forhold dyrkes jordskokker for at producere stængler.
Generelt afhænger udbyttet, størrelsen og formen af knolde af jordtypen. Mens letvævende, kalkformet jord producerer store knolde, giver tunge jordarter et godt tørkeudbytte på grund af de bedre fugtbibeholdende egenskaber hos lerjord.
Hvad angår dyrkningstemperaturen kræves en vegetationsperiode på mindst 125 frostfrie dage for de fleste sorter af artiskok i Jerusalem.
Generelt kræves dyrkningstemperaturer i området 6-26 ° C for at opnå det optimale udbytte.
Planten har moderat modstand mod frost. Under tidlig vækst tåler afgrøder temperaturer op til -6 ° C, selvom lave temperaturer forårsager bladchlorose. Med hensyn til høsthøstning udløser frost fra -2,8 ° C til -8,4 ° С mekanismen for knoldes akklimatisering til kulden. Dette forbedrer deres smag på grund af omdannelsen af inulin til fruktose.
I det naturlige miljø interagerer nogle organismer (mikroorganismer, insekter og pattedyr) med jordskokplanter i Jerusalem, herunder seks forskellige familier af bier og humler.
Der er registreret mange fytofager og mikroorganismer på den artiskok i Jerusalem, men meget mange af dem kan skade kulturen alvorligt.
Generelt er den antenne del af planten mindre modtagelig for sygdom, mens knolde under sen vækst og opbevaring er mere modtagelige. De mest skadelige patogener er Sclerotinia sclerotiorum og Sclerotinia rolfsii, der forårsager rådne.
Førstnævnte fremmes af overdreven kvælstofgødning, lav jord-pH eller hydromorf jord, og sidstnævnte ved fugtighed kombineret med høje temperaturer.
Også forårsaget rust Puccinia helianthiog pulveriseret meldug forårsaget af Erisyphe chicoracearum, påvirker artiskok i Jerusalem, men de er ikke i stand til at begrænse udbyttet såvel som bladflekker på grund af Alternaria helianthi.
Ved opbevaring af knolde, især når de er beskadiget under høst, sygdomme forårsaget af botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.. Fryseprocedurer kontrollerer imidlertid effektivt disse sygdomme.
Hvad angår insekter er dette hovedsageligt bladlus, men deres virkning er ubetydelig.
Planten er hårdfør og stærk, så Jerusalems artiskok kan blive et meget konkurrencedygtigt ukrudt på egen hånd. Hvad angår andre hurtigtvoksende ukrudt, er kampen mod dem kun nødvendig under såning, indtil baldakinen lukker. Både kemisk og mekanisk (topdressing, løsnning osv.) Ukrudt kan bruges.
Når Jerusalems artiskok har slået sig ned i marken, er det ret vanskeligt at fjerne, da knolde eller dele af dem forbliver i jorden, overvintrer godt i jorden.
Valg af Jerusalem artiskok
Værdifulde biologiske og biokemiske egenskaber ved artiskok i Jerusalem ligger til grund for dens universelle anvendelse i fødevare- og industriindustrien, hvilket nødvendiggør en genetisk forbedring af afgrøden.
Hovedfokus i udvælgelsen er udbyttet af knolde og inulinindholdet til fødevarer og foder, og for nylig har fokus været på at opbygge biomasse til biobrændstofproduktion.
På grund af den traditionelt begrænsede anvendelse af Jerusalem-artiskok er der indtil videre gjort ret små fremskridt inden for avl. Investeringer i avlsudviklingen er også ustabile og afhænger af efterspørgslen fra industrielle i hvert land.
Genoplivningen af interessen for artiskok i Jerusalem i 1970'erne og 1980'erne i forbindelse med energikrisen og fødevaremangel opmuntrede til mere koordineret og intensiv indsats for at udvikle nye sorter til at imødekomme nye behov.
Siden da er der registreret en betydelig udvidelse af dyrkede områder, især i det sidste årti i de asiatiske lande.
I betragtning af de nuværende klimaændringer, behovet for at finde nye bæredygtige energikilder og reduktion af områder beregnet til fødevareproduktion, synes investeringer i udvælgelsen af jordskok i Jerusalem stort set at være berettigede.
USA kan også være interessant artiskok i Jerusalem
Indtil videre er de mest almindelige afgrøder, der bruges til at producere ethanol, majs, sukkerrør, sød sorghum og sukkerroer. Disse arter er imidlertid afhængige af frugtbar landbrugsjord og har som regel brug for betydelige eksterne ressourcer (dvs. vand, pesticider, gødning) for at opnå høje udbytter.
De Forenede Stater og Brasilien er verdens største producenter af bioethanolbrændstof. De tegnede sig for ca. 84% af den globale bioethanolproduktion i 2018.
Korn og sukkerrør er de dominerende råvarer til ethanolproduktion i disse lande.
Ethanolproduktion i 2027 forventes at udgøre 15 og 18% af verdens majs- og sukkerrørsproduktion.
USA bruger som Europa hovedsageligt majs- og hvedestivelse til at producere bioethanol, mens sukkerrør forarbejdes i Brasilien. Generelt har sukkerrør et højere ethanoludbytte end majs og andre afgrøder, som f.eks.
Dog er sukkerrør ideel i tropisk og subtropisk, men ikke i tempereret klima. Derfor kan tominabur indtage sin plads ved siden af majs i produktionen af amerikansk ethanol.