芒草：這種生物燃料可以幫助我們實(shí)現(xiàn)凈零排放
2021-04-09
芒草屬的芒草植物，通常用于為花園增添動(dòng)感和質(zhì)感，但是其也可以迅速成為生物燃料生產(chǎn)的首選原料。
一項(xiàng)新的研究表明，由于這些草具有出色的抗逆性和低溫下的光合作用能力，它們可以在較低農(nóng)業(yè)等級(jí)的條件下（例如邊際土地）進(jìn)行種植。
芒草是一種有前途的生物燃料，這是因?yàn)樗哂懈呱锂a(chǎn)量和低投入要求，這意味著它可以適應(yīng)各種氣候區(qū)域和土地類(lèi)型。它被認(rèn)為是農(nóng)民們可行的商業(yè)選擇之一，但單產(chǎn)可能受到供水不足或高溫的威脅，例如冬季洪水增多或夏季熱浪的增加。
研究團(tuán)隊(duì)與TEAGASC、愛(ài)爾蘭共和國(guó)農(nóng)業(yè)和食品發(fā)展局的合作者以及威爾士生物、環(huán)境與農(nóng)村科學(xué)研究所共同分析了各種芒草的基因，以鑒定有助于了解水分脅迫期間基因適應(yīng)和調(diào)控的特征，他們發(fā)現(xiàn)了特定基因在不同芒草種類(lèi)對(duì)水分脅迫響應(yīng)中所起的關(guān)鍵作用。
該研究的作者兼厄爾勒姆研究所小組負(fù)責(zé)人何塞·德·維加博士說(shuō)：芒草是一種商業(yè)作物，因?yàn)樗哂泻芨叩纳锷a(chǎn)力、韌性和在冬季繼續(xù)光合作用的能力。這些特點(diǎn)使其成為英國(guó)邊際土地上特別合適的候選物種。以前，在歐洲進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)十年的試驗(yàn)，結(jié)果表明芒屬植物（Miscanthus）每年在1公頃土地上可以產(chǎn)生多達(dá)40噸的干物質(zhì)。種植僅兩年后就達(dá)到了這一目標(biāo)，證明其每公頃的生物燃料乙醇生產(chǎn)能力比柳枝黍和玉米高。
芒草在日本、韓國(guó)和中國(guó)用作飼料草種，已有數(shù)千年的歷史了。生物產(chǎn)量高，木質(zhì)纖維素（植物干物質(zhì)）含量高，使它們?cè)谏虡I(yè)上能夠用作生產(chǎn)生物能源的原料。木質(zhì)纖維素是地球上生產(chǎn)生物燃料最豐富的原材料，主要用于生產(chǎn)生物乙醇。
芒草的高產(chǎn)能力使其成為邊際土地上農(nóng)民的寶貴商品，但其對(duì)水分脅迫的反應(yīng)因芒草種類(lèi)而異?？茖W(xué)家們比較了芒草在水淹和干旱條件下的生理和分子反應(yīng)。誘導(dǎo)的生理?xiàng)l件被用于深入分析芒草水分脅迫的分子基礎(chǔ)。在干旱條件下，四種芒草均觀察到明顯的產(chǎn)量減少。在淹水條件下，所有種類(lèi)的產(chǎn)量均達(dá)到或優(yōu)于受控條件。泛濫條件下差異表達(dá)基因的數(shù)量少，產(chǎn)量高，這支持在易生的邊際土地上種植芒草。
德·維加博士說(shuō)：“當(dāng)糧食作物被用作綠色能源生產(chǎn)的原料時(shí)，養(yǎng)活不斷增長(zhǎng)的世界人口的全球挑戰(zhàn)更加嚴(yán)峻。”
“要成功地進(jìn)行作為乙醇和化學(xué)生產(chǎn)原料的植物育種，就必須具有在邊際土地上生長(zhǎng)的能力，同時(shí)還要優(yōu)先考慮以下屬性：與糧食無(wú)關(guān)，多年生，高產(chǎn)量，低化學(xué)和機(jī)械投入，高用水效率和高碳儲(chǔ)量。芒草可以滿(mǎn)足這些要求，以增強(qiáng)繁殖能力-為農(nóng)民節(jié)省金錢(qián)和空間，并通過(guò)吸收二氧化碳來(lái)幫助我們改善環(huán)境。”
“研究團(tuán)隊(duì)正在篩選大型芒草種群中的高產(chǎn)基因，這些種群更適合英國(guó)的條件，并且只需要較少的投入?；蚪M學(xué)的方法使我們能夠更好地了解某些芒草物的特征。從而實(shí)現(xiàn)商業(yè)上可持續(xù)的邊際土地替代方案，并將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)實(shí)踐。”
