იტალიელმა მეცნიერებმა შეისწავლეს იერუსალიმის უპრეტენზიო ტოპინამბურის სარგებელი აღმოჩნდება, რომ ეს არის ერთგვარი უბრალოდ შეუცვლელი მოსავალი განახლებადი ენერგიის წარმოებისთვის.
თავის სამეცნიერო ნაშრომებში, იტალიის მეცნიერთა გუნდი სოფლის მეურნეობისა და სატყეო მეცნიერებათა ფაკულტეტის (DAFNE), თუშეთის უნივერსიტეტის განმარტებით, რატომ არის იერუსალიმის არტიშოკი ასეთი კარგი და მნიშვნელოვანი.
ბოლო პერიოდში ბიოსაწვავი გახდა სტრატეგიული ფოკუსი ავტომობილების ემისიის შემცირებისთვის. ამავდროულად, ბიოსაწვავის წარმოება სულ უფრო ხშირად მოიხსენიება მისი უარყოფითი შედეგების ფონზე, რადგან ამ მიზნებისათვის მთავარ კულტურებს, როგორიცაა, მაგალითად, rapeseed, ხორბალი ან soybeans, მოითხოვს ინტენსიურ სასოფლო-სამეურნეო პრაქტიკას და ნაყოფიერ ნიადაგებს, ავტორები აღნიშნავენ. (ბიოსაწვავი ნახშირბადზე დაფუძნებული ენერგიის წყაროებია, ბიოლოგიური მასალისგან მიღებული).
მიუხედავად იმისა, რომ ევროკავშირის კომისიამ ახლახანს დაუკავშირა ბიოსაწვავი, როგორც პროდუქტი, რომელსაც მიწის ირიბი ცვლილების დაბალი დონე აქვს, მიღებულია მარგინალურ მიწებზე მოყვანილი კულტურების მცირე რესურსის მონაწილეობით.
ამ მიზეზით, მხოლოდ რამდენიმე კულტურას შეუძლია ევროპაში მიიღოს მაღალი მოსავლიანობა ამ მოთხოვნებით.
იერუსალიმის არტიშოკი არის პირუტყვის საკვები, ბიოსაწვავი და კიდევ ხილის ლუდი.
ამ თვალსაზრისით, იერუსალიმის ტოპინამბური (Helianthus tuberosus L.) ნამდვილად საყურადღებო სახეობაა, რადგან მას აქვს ყველა ატრიბუტი, რომელიც აუცილებელია ევროკავშირის განახლებული ენერგიის განახლებული დირექტივის (RED II) მიზნების მისაღწევად.
იერუსალიმის ტოპინამბური ფართოდ არის მორგებული სხვა და სხვა კულტურების მრავალფეროვან და ხშირად დაბალმოსავლიან გარემოში და ძალზე ადაპტირებულია.
ეს არის მრავალპროფილიანი კულტურა, რომელიც გამოიყენება ადამიანის საკვებად (უშუალოდ ბოლქვნაყოფებში ან დამატკბობლების მოსაპოვებლად), ფარმაცევტული მიზნებისათვის, ბიომასა და ბიოენერგეტიკის (ბიოეთანოლი და ბიოგაზი) წარმოებისთვის.
ასევე, სხვა მცენარეების მსგავსი asteraceaeმაგალითად, ვარდკაჭაჭა და ყვავილოვანი კომბოსტო, იერუსალიმის ტოპინამბურს აქვს საკვები, როგორც საკვები.
საინტერესოა, რომ მწიფების ინდუსტრიაში ინოვაციების წყალობით, ტუბერები გამოიყენება ტკბილი და ხილის ლუდის წარმოებისთვის.
იერუსალიმის არტიშოკის ღეროები და ტუბერები ინულინში დიდი რაოდენობითაა, რომელსაც აქვს ეთანოლის წარმოება, როგორც ბიოსაწვავი.
კერძოდ, ორგანული ნაერთები (როგორიცაა ინულინი და ცელულოზა) და შაქრები ამუშავებენ ეთანოლის წარმოებას დუღილისა და დისტილაციის გზით.
ბოლო 20 წლის განმავლობაში მნიშვნელოვანი სამუშაოები გაკეთდა ბიომასის საწვავად გადაქცევის გასაუმჯობესებლად. ამასთან, პირველი თაობის ბიოსაწვავი (ბიოეთანოლი და საკვები კულტურებიდან მიღებული ბიოდიზელი) მიიღება მხოლოდ რამდენიმე კულტურისგან, რომელთა ეფექტურობაა მზის გამოსხივება ქიმიურ ენერგიად (ბიომასა).
კერძოდ, ბიოსაწვავის საკვებ მასალებში ძირითადად შედის რაპსის თესლი, ზეთის პალმები და სოიოები ბიოდიზელისთვის; და შაქრის ლერწამი, სიმინდი, შაქრის ჭარხალი და ტკბილი სორგო ბიოეთანოლისთვის.
გარდა ამისა, ყველა ბიომასა არ არის ხელმისაწვდომი მოსავლის მისაღებად (ანუ, მცენარეული საფარის ბიომასა მიწისქვეშ ჩვეულებრივ რჩება ნიადაგში), ამრიგად, ნახშირბადის წმინდა დაყადაღება მცირდება და დამუშავების არაეფექტურობა იზრდება.
ამ მიზეზების გამო, მცენარეთა სახეობებმა შემდეგი თაობის ბიოსაწვავის წარმოების სისტემებისთვის უნდა გადალახონ ზოგიერთი ეს შეზღუდვა, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ მათ აქვთ პროდუქტიული მიწისქვეშა ბიომასა (ანუ ფესვები ან ტუბერები).
გარდა ამისა, მას შემდეგ, რაც ინტენსიური სასოფლო-სამეურნეო მიწების გამოყენება უკვე დამკვიდრებულია მსოფლიოს უმეტეს რეგიონებში, ბიოენერგეტიკული კულტურები უნდა იყოს ეკოლოგიურად მდგრადი, რათა თავიდან აიცილოთ დამატებითი ზეწოლა სოფლის მეურნეობის ბიომრავალფეროვნებაზე, ნიადაგზე და წყლის რესურსებზე.
მეცნიერები ეძებენ ბიოენერგეტიკულ კულტურებს მომავლისთვის
კვლევა მიემართება შემდეგი თაობის ბიოსაწვავის ენერგეტიკული სისტემებისკენ, რომელთაც აქვთ ნაკლები გარემოზე ზემოქმედება, უფრო მაღალი პროდუქტიულობა და ინვესტიციის მეტი მოგება და ნაკლები კონკურენცია აქვთ საკვები პროდუქტებისა და საკვების მისაღებად მიწების გამოყენებაში.
ლიგნოცელულოზური ბიომასა იზოლირებული ბიოენერგეტიკული კულტურებისა და სოფლის მეურნეობის ნარჩენებისგან ითვლება მდგრადი რესურსი ბიოენერგეტიკის წარმოებისთვის, მაგრამ ჰიდროლიზი ცელულოლიზური ფერმენტების გამოყენებით უფრო შრომატევადი და ძვირია, ვიდრე სახამებლის ან მოლისანის ბაზაზე არსებული ბიომასა.
ამ თვალსაზრისით, შემდეგი თაობის ყველაზე მიმზიდველ ბიოსაწვავ სისტემებს შორის არის წყალმცენარეები და იერუსალიმის ტოპინამბური, რომელიც აწარმოებს ტუბერს, რომლის მოყვანა და მოსავლელიც შესაძლებელია არსებული ინფრასტრუქტურისა და მსგავსი კულტურების (ტუბერკულოზის მცენარეებისთვის) გამოყენებული მექანიზმების გამოყენებით.
რატომ სჭირდება იერუსალიმის ტოპინამბურს ევროპა
ის მახასიათებლები, რომლებიც იერუსალიმის არტიშოკს ღირსეულ ენერგეტიკულ კულტურად აქცევს მოიცავს: სწრაფი ზრდა, ნახშირწყლების მაღალი შემცველობა, ადექვატური მშრალი ნივთიერება ერთეულ ფართობზე, საკვები ნივთიერებებით მდიდარი ჩამდინარე წყლების გამოყენების უნარი, პათოგენური რეზისტენტობა / ტოლერანტობა, მარტივი ზრდის მინიმალური გარე წარმოების ხარჯები და მარგინალურ მიწებზე.
ეს უკანასკნელი ასპექტი იქნება მნიშვნელოვანი, ევროპაში ბიოსაწვავის მომავლისთვის.
როგორც ეს გათვალისწინებულია განახლებული ენერგიის განახლებული დირექტივით (RED), რომელიც მიიღო ევროპარლამენტმა და საბჭომ (დირექტივა 2018/2001), ევროკავშირის კომისიამ ცოტა ხნის წინ მიიღო დელეგირებული აქტი, რომელიც განსაზღვრავს კრიტერიუმებს მიწათსარგებლობის მნიშვნელოვანი არაპირდაპირი ცვლილების განსაზღვრისათვის.
ILUC წარმოადგენს სახიფათო საკვებს, საწარმოო სივრცის მნიშვნელოვნად არაპირდაპირი გაფართოებით მიწაზე ნახშირბადის მაღალი მარაგის მქონე და დაბალი რისკის მქონე ILUC ბიოსაწვავის, ბიო სითხის და ბიომასის საწვავის სერტიფიცირებას.
სერთიფიკატი შეიძლება გაიცეს, თუ საწვავი აკმაყოფილებს შემდეგ კუმულატიურ კრიტერიუმებს:
(i) მდგრადობის კრიტერიუმების დაკმაყოფილება, რაც ნიშნავს, რომ ნედლეულის მოყვანა შეიძლება მხოლოდ გამოუყენებელ მიწაზე, რომელიც არ არის მდიდარი ნახშირბადით;
(ii) დამატებითი ნედლეულის გამოყენება უკვე გამოყენებულ მიწაზე პროდუქტიულობის გაზრდის ზომების ან იმ კულტურების მოსაყვანად, რომლებიც ადრე გამოყენებული არ იყო მოსავლის მოსაყვანად (გამოუყენებელი მიწა), იმ პირობით, რომ მიწა მიტოვებული იყო ან სასტიკად დეგრადირებული, ან მოსავალი იყო გაიზარდა მცირე მეპატრონის მიერ;
(iii) დამაჯერებელი მტკიცებულება, რომ წინა ორი კრიტერიუმი დაცულია.
ცხადია, დირექტივის მოთხოვნების შესაბამისად, ასეთი დამატებითი საკვები უნდა აკმაყოფილებდეს დაბალი რისკის საწვავის წარმოების მოთხოვნებს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ის მდგრადი გზით არის მიღებული.
ამ მიზეზით, იერუსალიმის ტოპინამბური პერსპექტიული კანდიდატია, რომელსაც შეუძლია ადვილად შეცვალოს ისეთი კულტურები, როგორიცაა სიმინდი და შაქრის ჭარხალი.
სწრაფად მზარდი ბიომასა ბიოსაწვავისთვის
მცენარეთა ნაწილების ზრდის კინეტიკა მიუთითებს მის შესაძლებლობაზე ოპტიმალური მოსავლის წარმოებაში ევროპაში.
ჰაერის მშრალი ნივთიერების ორი მესამედიდან სამი მეოთხედი წარმოდგენილია ღეროებით და ტოტებით, ხოლო ფოთლები და ყვავილები შეიცავს უფრო დაბალ პროცენტს. მშრალი წონის განაწილების წილი მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული მრავალ ფაქტორზე: მრავალფეროვნება, დარგვის დრო, კლიმატური და მზარდი პირობები.
მცენარის მთლიანი მასის 50% -ზე მეტი ღეროშია.
არსებობს ღეროვანი ზრდის ორი ეტაპი. პირველი ხუთი თვის განმავლობაში ხდება ღეროს სიმაღლისა და წონის ხაზოვანი ზრდა. ამ პერიოდის შემდეგ, ღეროს სიმაღლე აღწევს მაქსიმუმს და უცვლელი რჩება, ხოლო წონა იკლებს.
მცენარის მაქსიმალური ზრდა და წონა იცვლება გარემო პირობებისა და გენოტიპის მიხედვით. ადრეულ ჯიშებში საბოლოო სიმაღლე 140 სმ აღწევს, ხოლო გვიან ჯიშებში, საბოლოო სიმაღლე დაახლოებით 280 სმ.
შესაბამისად, მზარდი სეზონის ბოლოს, გვიან ჯიშების ღეროებში მშრალი ნივთიერების რაოდენობა დაახლოებით ორჯერ მეტი იყო ადრეულ ჯიშებში. ამრიგად, გვიანი სიმწიფის ჯიშების საერთო ბიომასა უფრო მაღალია, ვიდრე ადრეული სიმწიფის ჯიშებისა. მოდელირებამ აჩვენა, რომ გვიანდელ ჯიშებში ოპტიმალური ფოთლის ფართობის ხანგრძლივი შენარჩუნება საშუალებას იძლევა მშრალი ნივთიერებების უკეთ შეწოვა.
უპრობლემოდ იერუსალიმის ტოპინამბური
გვალვისადმი და მარილიანობისადმი მდგრადობის გამო, იერუსალიმის ტოპინამბური შეიძლება გაშენდეს სხვა ძირეული კულტურების და ტუბერებისათვის შეუფერებელ ნიადაგებში. იგი კარგად იზრდება ნიადაგებში, რომელთა pH 4,4-დან 8,6-მდეა.
თუ მძიმე თიხნარმა და ჰიდრომორფულმა ნიადაგმა ბირთვების მოსავლიანობა გაართულებს, იერუსალიმის ტოპინამბური შეიძლება გაშენდეს ღეროვანი წარმოებისთვის.
ზოგადად, ტუბერების მოსავლიანობა, ზომა და ფორმა დამოკიდებულია ნიადაგის ტიპზე. მიუხედავად იმისა, რომ მსუბუქი თიხნარი ნიადაგები დიდ ტუბერკულოზებს წარმოქმნის, მძიმე ნიადაგები კარგ მოსავალს იძლევა გვალვის პირობებში, თიხის ნიადაგების წყლის უკეთესი თვისებების გამო.
რაც შეეხება მზარდ ტემპერატურას, იერუსალიმის ტოპინამბურის უმეტესობა მოითხოვს მცენარეულ სეზონს, სულ მცირე, 125 ყინვისგან თავისუფალი დღის განმავლობაში.
ზოგადად, ოპტიმალური მოსავლიანობისთვის საჭიროა მზარდი ტემპერატურა 6-26 ° C დიაპაზონში.
მცენარეს აქვს ზომიერი გამძლეობა. ადრეული ზრდის დროს მოსავალი იტანს ტემპერატურას -6 ° C- მდე, თუმცა დაბალი ტემპერატურა იწვევს ფოთლის ქლოროზს. რაც შეეხება საშემოდგომო მოსავლის აღებას, -2,8 ° C- დან -8,4 ° C- მდე ყინვები იწვევს ტუბერების აკლიმატიზაციის მექანიზმს ცივამდე. ეს აუმჯობესებს მათ გემოვნებას ინულინის ფრუქტოზად გარდაქმნით.
ბუნებრივ გარემოში რამდენიმე ორგანიზმი (მიკროორგანიზმები, მწერები და ძუძუმწოვრები) ურთიერთქმედებს იერუსალიმის არტიშოკის მცენარეებთან, მათ შორის ექვსი სხვადასხვა ფუტკრისა და ბუმბერაზის ოჯახი.
მრავალი ფიტოფაგა და მიკროორგანიზმი დაფიქსირდა იერუსალიმის არტიშოკის შესახებ, მაგრამ მათგან ძალზე მცირედმა შეიძლება სერიოზულად დააზიანოს კულტურა.
ზოგადად, მცენარის მიწისზედა ნაწილი ნაკლებად მგრძნობიარეა დაავადების მიმართ, ხოლო ტუბერები უფრო მგრძნობიარეა გვიან ზრდისა და შენახვის დროს. ყველაზე მავნე პათოგენური მიკროორგანიზმებია Sclerotinia sclerotiorum და Sclerotinia rolfsii, რომლებიც იწვევს ლპობას.
პირველს უპირატესობას ანიჭებს აზოტის გადაჭარბებული განაყოფიერება, დაბალი ნიადაგის pH ან ჰიდრომორფული ნიადაგი, ხოლო მეორეს მაღალი ტემპერატურის შერწყმა.
ასევე ჟანგით გამოწვეული პუჩინია ჰელიანტი, და ჭრაქი გამოწვეული Erisyphe chicoracearum, თავს დაესხნენ იერუსალიმის ტოპინამბურს, მაგრამ მათ არ შეუძლიათ შეზღუდონ მოსავლიანობა, ისევე როგორც ფოთლის ლაქა Alternaria helianthi- ს გამო.
ტუბერების შენახვისას, განსაკუთრებით მოსავლის დროს დაზიანებისას, გამოწვეული დაავადებებით Botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, ფუსარიუმი и Pennicillum spp.... ამასთან, გაყინვის პროცედურები ეფექტურად აკონტროლებს ამ დაავადებებს.
რაც შეეხება მწერებს, ეს ძირითადად ბუგრებია, მაგრამ მათი გავლენა უმნიშვნელოა.
მცენარე მტკიცე და ძლიერია, ამიტომ იერუსალიმის ტოპინამბური თავისთავად შეიძლება გახდეს ძალიან კონკურენტუნარიანი სარეველა. სხვა სწრაფად მზარდი სარეველებისთვის, კონტროლი მხოლოდ თესვის დროს არის საჭირო, ვიდრე დახურა არ დაიხურება. შეგიძლიათ გამოიყენოთ როგორც ქიმიური, ასევე მექანიკური (ზედა გასახდელი, შესუსტება და ა.შ.) სარეველები.
იერუსალიმის არტიშოკის მინდორში დასახლების შემდეგ, მისი ამოღება საკმაოდ რთულია, რადგან ტუბერები ან მათი ნაწილები რჩება მიწაში და ნიადაგში კარგად ზამთრობენ.
იერუსალიმის არტიშოკის შერჩევა
იერუსალიმის ტოპინამბურის ძვირფასი ბიოლოგიური და ბიოქიმიური თვისებები საფუძვლად უდევს მის უნივერსალურ გამოყენებას კვების და სამრეწველო მრეწველობაში, რაც მოითხოვს მოსავლიანობის გენეტიკურ გაუმჯობესებას.
მეცხოველეობის ძირითადი აქცენტი კეთდება ტუბერების მოსავლიანობასა და საკვებ საკვებ პროდუქტებში ინულინის შემცველობაზე, ახლახან კი ბიომასის წარმოებაზე ბიომასის ზრდაზე.
ამასთან, იერუსალიმის ტოპინამბურის ტრადიციულად შეზღუდული გამოყენების გამო, დღეისათვის მცირე მიღწეულია პროგრესი მეცხოველეობაში. ინვესტიცია მეცხოველეობის განვითარებაში ასევე არასტაბილურია და დამოკიდებულია თითოეული ქვეყნის ინდუსტრიის მოთხოვნაზე.
1970 – იანი და 1980 – იანი წლების იერუსალიმის ტოპინამბურისადმი ინტერესის აღორძინებამ, რაც ენერგეტიკულ კრიზისთან და საკვების დეფიციტთან არის დაკავშირებული, იმედი გაუჩინა, რომ უფრო კოორდინირებული და ინტენსიური ზომების მიღება შეიძლება ახალი ჯიშების შესაქმნელად, რომლებიც საჭირო მოთხოვნილებებს დააკმაყოფილებს.
მას შემდეგ, რაც მნიშვნელოვნად გაიზარდა კულტურების ფართობი, განსაკუთრებით ბოლო ათწლეულის განმავლობაში და აზიის ქვეყნებში.
კლიმატის ამჟამინდელი ცვლილების გათვალისწინებით, ენერგიის ახალი მდგრადი წყაროების მოძიების საჭიროება და სურსათის წარმოებისთვის მიწის ფართობის შემცირება, როგორც ჩანს, იერუსალიმის ტოპინამბურის მოშენებაში ინვესტიციების განხორციელება გამართლებულია.
აშშ შეიძლება დაინტერესდეს იერუსალიმის არტიშოკით
ეთანოლის წარმოებისათვის ყველაზე გავრცელებული კულტურებია სიმინდი, შაქრის ლერწამი, ტკბილი სორგო და შაქრის ჭარხალი. ამასთან, ეს სახეობები დამოკიდებულია ნაყოფიერ სასოფლო-სამეურნეო მიწებზე და ზოგადად საჭიროებს მნიშვნელოვან გარე რესურსებს (მაგ. წყალი, პესტიციდები, სასუქები) მაღალი მოსავლიანობის მისაღწევად.
შეერთებული შტატები და ბრაზილია მსოფლიოში ბიოეთანოლის საწვავის უდიდესი მწარმოებელია. მათ 84 წელს ბიოეთანოლის გლობალური წარმოების დაახლოებით 2018% შეადგინა.
ამ ქვეყნებში ეთანოლის წარმოების დომინანტური ნედლეულია მარცვლეული და შაქრის ლერწამი.
ეთანოლის წარმოება 2027 წელს, სავარაუდოდ, შეადგენს სიმინდისა და შაქრის ლერწმის გლობალური წარმოების 15% -სა და 18% -ს.
შეერთებული შტატები, ისევე როგორც ევროპა, ძირითადად იყენებს სიმინდს და ხორბლის სახამებელს ბიოეთანოლის დასამზადებლად, ბრაზილია კი შაქრის ლერწმის გადამუშავებას. ზოგადად, შაქრის კანზე ეთანოლის მოსავლიანობა უფრო მაღალია, ვიდრე სიმინდისა და სხვა კულტურების, მაგალითად იერუსალიმის ტოპინამბურის.
ამასთან, შაქრის ტალახი იდეალურია ტროპიკულ და სუბტროპიკულ კლიმატურ პირობებში, მაგრამ არა ზომიერ კლიმატურ პირობებში. ამიტომ, ტომინაბურს შეუძლია დაიკავოს ადგილი სიმინდის გვერდით ამერიკული ეთანოლის წარმოებაში.