Italialaiset tutkijat ovat tutkineet vaatimattoman Jerusalemin artisokan hyötyjä. Osoittautuu, että tämä on eräänlainen välttämätön kulttuuri uusiutuvan energian tuotannossa.
Italialainen tutkijaryhmä Tushian yliopiston maatalouden ja metsätieteiden tiedekunnasta (DAFNE) selittää tieteellisessä työssään, miksi Jerusalemin artisokka on niin hyvä ja tärkeä.
Biopolttoaineista on viime aikoina tullut strateginen suunta ajoneuvojen päästöjen vähentämiseen. Mutta samaan aikaan biopolttoaineiden tuotantoa mainitaan yhä enemmän sen kielteisten vaikutusten yhteydessä, koska pääasialliset viljelykasvit näihin tarkoituksiin, kuten esimerkiksi rypsi, vehnä tai soijapavut, vaativat erittäin intensiivisiä maatalouskäytäntöjä ja hedelmällistä maaperää, kirjoittajat huomauttavat. (Biopolttoaineet ovat biologisesta materiaalista johdettuja hiilipohjaisia energialähteitä).
Vaikka EU: n komissio luokitteli äskettäin biopolttoaineet tuotteeksi, jonka maankäytön epäsuorat muutokset ovat vähäisiä, saadaan reuna-alueilla kasvatetuista kasveista, joissa resursseja on vähän.
Tästä syystä vain harvat viljelykasvit Euroopassa voivat saavuttaa korkeat sadot näillä vaatimuksilla.
Maa-artisokka on rehu maatalouseläimille, biopolttoaineita ja jopa hedelmäolutta.
Tästä näkökulmasta Jerusalemin artisokka (Helianthus tuberosus L.) on tietenkin huomionarvoista lajia, koska sillä on kaikki tarvittavat ominaisuudet päivitetyn EU: n uusiutuvaa energiaa koskevan direktiivin (RED II) tavoitteiden saavuttamiseksi.
Maa-artisokka on laajalti sopeutunut monimuotoiseen ja usein heikosti tuottavaan ympäristöön muiden viljelykasvien osalta, ja sillä on suuri sopeutumiskyky.
Se on monikäyttöinen sato, jota käytetään ihmisravinnoksi (suoraan mukuloissa tai makeutusaineissa), lääketieteellisiin tarkoituksiin, biomassan ja bioenergian (bioetanoli ja biokaasu) tuotantoon.
Lisäksi samanlainen kuin muut kasvit Asteraceae, kuten juurisikuri ja saflori, Jerusalemin artisokalla on potentiaalia rehukasvuna.
Mielenkiintoista on, että panimoteollisuuden innovaatioiden ansiosta mukuloita käytetään makean ja hedelmällisen oluen valmistukseen.
Maa-artisokan varrelle ja mukulalle on ominaista korkea inuliinipitoisuus, jolla on potentiaali tuottaa etanolia biopolttoaineeksi.
Erityisesti orgaaniset yhdisteet (kuten inuliini ja selluloosa) ja sokerit prosessoidaan etanolin tuottamiseksi fermentoimalla ja tislaamalla.
Viimeisen 20 vuoden aikana on tehty merkittävää työtä biomassan muuntamiseksi polttoaineeksi. Ensimmäisen sukupolven biopolttoaineet (bioetanoli ja ruokakasveista johdettu biodieseli) uutetaan kuitenkin vain harvoista viljelykasveista, joiden tehokkuus muuntaa aurinkosäteily kemialliseksi energiaksi (biomassa) on erilainen.
Erityisesti biopolttoaineiden raaka-aineet ovat pääasiassa rypsin siemeniä, öljypalmuja ja soijapapuja biodieselille; ja sokeriruoko, maissi, sokerijuurikkaat ja makea durra bioetanolille.
Lisäksi kaikki biomassa ei sovellu keräykseen (ts. Maan alla olevan kasvillisuuden biomassa jää yleensä maaperään), joten hiilen nettovarastointi vähenee ja prosessoinnin tehottomuus kasvaa.
Näistä syistä seuraavan sukupolven biopolttoaineiden tuotantojärjestelmien kasvilajien odotetaan ylittävän osan näistä rajoituksista, varsinkin jos niillä on tuottava maanalainen biomassa (ts. Juuret tai mukulat).
Koska intensiivinen maatalouden maankäyttö on jo otettu käyttöön suurimmalla osalla maailman alueita, bioenergiakasvien on oltava ympäristöystävällisiä, jotta vältetään lisäkuormitus maatalouden biologiselle monimuotoisuudelle, maaperälle ja vesivaroille.
Tutkijat etsivät tulevaisuuden bioenergiakasveja
Tutkimusta tehdään energiansysteemien suuntaan uuden sukupolven biopolttoaineista, joilla on vähemmän ympäristövaikutuksia, suurempi tuottavuus ja suurempi sijoitetun pääoman tuotto. Lisäksi otetaan huomioon vähentynyt kilpailu maankäytöstä ruoka- ja rehukasvien kanssa.
Eristetyistä bioenergiakasveista ja maatalouden jätteistä peräisin olevaa lignoselluloosapitoista biomassaa pidetään kestävänä resurssina bioenergian tuotannossa, mutta hydrolyysi sellulolyyttisten entsyymien avulla on työlävämpi ja kalliimpi menetelmä kuin tärkkelyksen tai melassin biomassan käyttö.
Tältä osin seuraavan sukupolven houkuttelevimpiin biopolttoainejärjestelmiin kuuluvat mielenkiintoiset levät ja maapähkinä, josta tuotetaan mukula, jota voidaan myös kasvattaa ja korjua käyttämällä olemassa olevaa infrastruktuuria ja mekanismeja, joita käytetään samanlaisiin satoihin (mukulakasvit).
Miksi Jerusalem artisokka todella tarvitsee Eurooppaa
Ominaisuuksiin, jotka tekevät Jerusalemin artisokasta arvokkaan energiakasvin, kuuluvat: nopea kasvu, korkea hiilihydraattipitoisuus, vastaava kuiva-ainepitoisuus pinta-alayksikköä kohti, kyky käyttää ravinnepitoista jätevettä, patogeenien kestävyys / sietokyky, kyky kasvaa helposti pienillä ulkoisilla tuotantokustannuksilla ja reuna-alueilla.
Tämä viimeinen näkökohta lupaa olla avain biopolttoaineiden tulevaisuuteen Euroopassa.
Kuten Euroopan parlamentin ja neuvoston hyväksymässä tarkistetussa uusiutuvaa energiaa koskevassa direktiivissä (RED) (direktiivi 2018/2001) säädetään, EU: n komissio antoi äskettäin delegoidun säädöksen, jossa esitetään perusteet tärkeiden epäsuorien maankäytön muutosten määrittämiselle.
ILUC on vaarallinen raaka-aine, joka laajentaa merkittävästi epäsuorasti tuotantotilaa maalla, jolla on suuret hiilivarannot, ja sertifioitu matalan riskin ILUC-biopolttoaineet, biopolttoaineet ja biomassapolttoaineet.
Sertifiointi voidaan myöntää, jos polttoaine täyttää seuraavat kumulatiiviset perusteet:
i) kestävyyskriteerien täyttäminen, mikä tarkoittaa, että raaka-aineita voidaan kasvattaa vain käyttämättömällä maalla, jolla ei ole runsaasti hiiltä;
(ii) lisäraaka-aineiden käyttö jo käytetyn maan tai viljelykasvien tuottavuuden lisäämiseen tähtäävien toimenpiteiden seurauksena alueilla, joita ei aiemmin käytetty viljelykasvien viljelyyn (käyttämätön maa), edellyttäen, että maa on hylätty tai heikentynyt voimakkaasti tai sato on kasvanut pienviljelijä;
(iii) vakuuttava näyttö kahden edellisen kriteerin täyttymisestä.
Ilmeisesti tällaisten lisäraaka-aineiden on direktiivin vaatimusten mukaisesti täytettävä vähäriskisten polttoaineiden tuotantoa koskevat vaatimukset vain, jos niitä saadaan kestävällä tavalla.
Tästä syystä Jerusalemin artisokka on lupaava ehdokas, joka voi helposti korvata viljelykasvien, kuten maissin ja sokerijuurikkaan.
Biopolttoaineiden nopeasti kasvava biomassa
Kasviosien kasvukinetiikka osoittaa sen kyvyn tuottaa optimaalisia satoja Euroopassa.
Kaksi kolmasosaa tai kolme neljäsosaa ilman kuiva-aineesta edustavat varret ja oksat, kun taas lehdet ja kukat sisältävät pienemmän prosenttiosuuden. Kuivapainon jakautumisen osuus riippuu suuresti monista tekijöistä: lajikkeesta, istutusajasta, ilmasto-olosuhteista ja kasvuolosuhteista.
Yli 50% kasvien kokonaismassasta on varsi.
Kasvussa on kaksi vaihetta. Ensimmäisen viiden kuukauden aikana on havaittu varren korkeuden ja painon lineaarista nousua. Tämän ajanjakson jälkeen varren korkeus saavuttaa maksiminsa ja pysyy muuttumattomana, ja sen paino laskee.
Kasvin enimmäiskorkeus ja paino vaihtelevat ympäristöolosuhteiden ja genotyypin mukaan. Varhaisissa lajikkeissa lopullinen korkeus saavuttaa 140 cm, kun taas myöhemmissä lajikkeissa lopullinen korkeus on noin 280 cm.
Näin ollen kasvukauden lopussa kuiva-aineen määrä myöhäisten lajikkeiden vartaloissa oli noin kaksi kertaa suurempi kuin varhaisissa lajikkeissa. Siksi myöhään kypsyvien lajikkeiden kokonaisbiomassa on korkeampi kuin varhaisessa vaiheessa kypsyvien lajikkeiden. Mallinnus osoitti, että myöhemmissä lajikkeissa optimaalisen lehtipinta-alan pidempi säilyminen mahdollistaa kuiva-aineen paremman imeytymisen.
Vaivaton Jerusalemin artisokka
Kuivuudenkestävyyden ja suolapitoisuuden vuoksi Jerusalemin artisokkaa voidaan viljellä maaperässä, joka ei sovellu muille juurikasveille ja mukuloille. Se kasvaa hyvin maaperässä, jonka pH on 4,4-8,6.
Jos raskaat savi- ja hydromorfiset maaperät voivat vaikeuttaa mukuloiden keräämistä, tällaisissa olosuhteissa maapirosta voidaan viljellä varren tuottamiseksi.
Mukuloiden sato, koko ja muoto riippuvat yleensä maaperän tyypistä. Vaikka kevyet savipitoiset maaperät tuottavat suuria mukuloita, raskaat maaperät tuottavat hyviä kuivuussatoja johtuen savimaiden paremmista kosteutta pidättävistä ominaisuuksista.
Viljelylämpötilan osalta vaaditaan useimpien maa-artisokkalajikkeiden vegetaation ajanjakso, joka on vähintään 125 pakkasetonta päivää.
Yleensä viljelylämpötilat ovat alueella 6–26 ° C, jotta saadaan optimaalinen sato.
Kasvi kestää keskimäärin pakkasta. Varhaisen kasvun aikana sato sietää lämpötiloja jopa -6 ° C: seen, vaikka matalat lämpötilat aiheuttavat lehtien klooroosin. Syksyn sadonkorjuun suhteen pakkaset, jotka ovat välillä -2,8 ° C - -8,4 ° C, laukaisevat mukuloiden mukautumisen mekanismiin kylmään aikaan. Tämä parantaa niiden makua johtuen inuliinin muuttumisesta fruktoosiksi.
Luonnollisessa ympäristössä jotkut organismit (mikro-organismit, hyönteiset ja nisäkkäät) ovat vuorovaikutuksessa maapähkinäkasvien kanssa, mukaan lukien kuusi erilaista mehiläisten ja kimalaisten perhettä.
Jerusalemin artisokassa on tallennettu monia kasvifageja ja mikro-organismeja, mutta hyvin monet niistä voivat vahingoittaa kulttuuria vakavasti.
Yleensä kasvin ilmaosa on vähemmän alttiita taudeille, kun taas mukulat myöhäisen kasvun ja varastoinnin aikana ovat herkempiä. Haitallisimpia taudinaiheuttajia ovat Sclerotinia sclerotiorum ja Sclerotinia rolfsii, jotka aiheuttavat mädäntymistä.
Ensimmäistä edistää liiallinen typpilannoite, matala maa-aineksen pH tai hydromorfinen maaperä ja jälkimmäistä kosteus yhdistettynä korkeisiin lämpötiloihin.
Myös ruosteen aiheuttama Puccinia helianthija hometta Erisyphe chicoracearum, vaikuttavat Jerusalemin artisokkaan, mutta ne eivät kykene rajoittamaan satoa, kuten Alternaria helianthin aiheuttama lehtipiste.
Varastoitaessa mukuloita, etenkin kun ne ovat vaurioituneet sadonkorjuun aikana, Botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.. Pakastustoimenpiteet kuitenkin hallitsevat tehokkaasti näitä sairauksia.
Hyönteisten kohdalla tämä on pääasiassa kirvoja, mutta niiden vaikutus on vähäinen.
Kasvi on sitkeä ja vahva, joten Jerusalemin artisokasta voi tulla yksinään erittäin kilpailukykyinen rikkakasvi. Kuten muitakin nopeasti kasvavia rikkakasveja, niiden torjunta on välttämätöntä vain kylvön aikana, kunnes katos sulkeutuu. Sekä kemiallista että mekaanista (päällyste, irtoaminen jne.) Rikkaruohoa voidaan käyttää.
Kun Jerusalem-artisokka on asettunut pellolle, sitä on melko vaikea poistaa, koska mukulat tai niiden osat pysyvät maassa, talvehtivat hyvin maaperässä.
Valikoima maa-artisokkaa
Maa-artisokan arvokkaat biologiset ja biokemialliset ominaisuudet ovat sen yleisen käytön perusta elintarvike- ja teollisuudessa, mikä edellyttää sadon geneettistä parantamista.
Valinnan pääpaino on mukuloiden saannissa ja ruuan ja rehun inuliinipitoisuuksissa, ja viime aikoina painopiste on ollut biomassan rakentamisessa biopolttoaineiden tuotantoon.
Jerusalemin artisokan perinteisesti rajoitetun käytön vuoksi jalostukseen on kuitenkin edistytty melko vähän. Investoinnit jalostusalan kehitykseen ovat myös epävakaita ja riippuvat kunkin maan teollisuuden edustajien kysynnästä.
Mielenkiinnon herättäminen Jerusalemin artisokasta 1970- ja 1980-luvuilla, joka liittyi energiakriisiin ja ruokapulaan, rohkaisi entistä koordinoidumpiin ja intensiivisempiin toimiin uusien lajikkeiden kehittämiseksi vastaamaan esiin nousevia tarpeita.
Siitä lähtien viljeltyjen alueiden laajentuminen on havaittu huomattavasti, etenkin viimeisen vuosikymmenen aikana Aasian maissa.
Kun otetaan huomioon nykyinen ilmastonmuutos, tarve löytää uusia kestäviä energialähteitä ja vähentää ruoantuotantoon tarkoitettua aluetta, Jerusalemin artisokan valintaan tehtävät investoinnit näyttävät olevan suurelta osin perusteltuja.
USA voi myös olla mielenkiintoista maapalloa
Tähän päivään mennessä yleisimmät etanolin tuotannossa käytetyt viljelykasvit ovat maissi, sokeriruoko, makea durra ja sokerijuurikas. Nämä lajit ovat kuitenkin riippuvaisia hedelmällisestä maatalousmaasta ja yleensä tarvitsevat merkittäviä ulkoisia resursseja (ts. Vettä, torjunta-aineita, lannoitteita) korkeiden satojen saavuttamiseksi.
Yhdysvallat ja Brasilia ovat maailman suurimpia bioetanolipolttoaineiden tuottajia. Niiden osuus maailman bioetanolituotannosta oli noin 84% vuonna 2018.
Vilja ja sokeriruoko ovat hallitsevat raaka-aineet etanolin tuotannossa näissä maissa.
Etanolin tuotannon odotetaan vuonna 2027 olevan 15 ja 18 prosenttia maailman maissin ja sokeriruoan tuotannosta.
Yhdysvallat, kuten Eurooppa, käyttää bioetanolin tuotantoon pääasiassa maissia ja vehnätärkkelystä, kun taas sokeriruo'a jalostetaan Brasiliassa. Yleensä sokeriruo'on etanolisato on korkeampi kuin maissin ja muiden satojen, kuten maapirun.
Sokeriruoko on kuitenkin ihanteellinen trooppisessa ja subtrooppisessa, mutta ei lauhkeassa ilmastossa. Siksi tominabur voi viedä paikkansa maissin viereen amerikkalaisen etanolin tuotannossa.