CN111405846A - 埃塞俄比亚芥油籽作物的农业生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于最大化碳封存、提高产率、可持续农作和最小化温室气体排放的农业实践。在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，所述方法包括：种植埃塞俄比亚芥品种，其作为第二作物与第一作物轮作或代替休耕；实施土地管理实践以减少化石燃料投入物的使用，并通过所述埃塞俄比亚芥的植物材料最大程度的捕获大气中的碳；收割埃塞俄比亚芥品种以获得谷物；并且将埃塞俄比亚芥品种中除谷物以外所有植物材料的约70％至约90％返回至土壤中。结果，减少了与农业相关的温室气体总排放。在一些实施方案中，所述方法还包括生产谷物，所述谷物用于生产植物基原料，所述植物基原料用于生产低碳强度燃料；用于在土壤中添加碳；和/或获得碳信用。

Description

埃塞俄比亚芥油籽作物的农业生产方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月11日提交的申请号为62/556,575的美国临时申请的利益和优先权，其内容通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明涉及农业领域，并教导了一种新方法，所述方法包括栽培埃塞俄比亚芥(Brassica carinata)油籽作物以代替休耕或代替轮作中使用的现有覆盖作物，利用新的农业实践，保留传统的覆盖作物或休耕轮作的土壤效益，但能够收获富含油的谷物，其提供低碳强度生物燃料的生产原料，同时伴随使温室气体(GHG)排放生命周期的大幅减少以及土壤中的碳封存。

技术背景

运输、发电、家庭供暖、工业、工业电源等过度依赖化石燃料，这导致CO₂和GHG在大气中排放和积累的速率不断上升。这已导致对全球变暖的威胁及其不良后果。降低大气中CO₂和其它温室气体增加速率的一种策略是通过用更可持续的燃料，例如植物油和生物量衍生的燃料来代替化石燃料，从而减轻对化石燃料的依赖，植物油和生物量衍生的燃料在整个生命周期中的碳强度较低。

为了控制温室气体排放，各国政府颁布了法规，试图将其辖区内的碳排放增长率降低到商定的目标水平。为了使这些法规具有强制性，开发了准确审核特定燃料“油井到油箱”生命周期产生的温室气体排放的机制和方法。同时，还采取了使排放者遵守这些目标的措施(碳税、碳限额和碳贸易体系)。这些措施的最终结果是建立碳定价体系，其必须由排放碳的人承担。

这些政策特别针对例如生产和依赖燃料和能源的行业。因此，强烈激励燃料生产商，以及由此扩展的生物燃料生产商鉴别原料、燃料和制备工艺，以遵守所施加的目标，并最小化碳定价对其底线的影响。

减少碳排放的需求以及对行业实现其区域内碳减排的强烈刺激已成为开发新的低碳强度途径的重要因素。但是，与传统燃料相比，下一代燃料的定价已成为其大规模应用的障碍。随着碳定价的到来，部分这样的障碍已被消除，随之而来的是，增加生物燃料与传统燃料的碳强度差异可以是能够显著影响价格差异的一个因素。

碳强度(CI)被定义为“使用生命周期评估(LCA)测定燃料的温室气体(GHG)排放的措施。LCA确定并估算生产燃料过程中所有的温室气体排放；从原材料的生长或提取到燃料的生产，再到燃料的最终使用。碳强度被报道为燃料中包含的单位能量所排放的二氧化碳当量温室气体的质量，单位为每兆焦耳能量的二氧化碳当量克数(gCO2e/MJ)”(“可再生能源和低碳燃料要求法规的碳强度测定(信息公告RLCF-006)”第3页第二节，标题是“什么是碳强度？”由不列颠哥伦比亚省政府能源与矿产部出版。2010年12月发布，2013年7月修订)。2017年，根据欧盟可再生能源指令(EU-RED)报道的化石燃料基准CI值和根据美国可再生燃料标准(US RFS)报道的生物柴油基准CI值分别为产生83.8g CO_2eq/MJ能量(EU-RED)和产生91.8g CO_2eq/MJ能量(US RFS)，如DeJong等，2017的表3所述。本领域技术人员知悉，随着LCA模型和生产方法的发展，化石燃料和生物燃料的CI值都可以改变。可以在(https:// www.arb.ca.gov/fuels/lcfs/fuelpathways/current-pathways-01102017.xlsx)上找到各种生物燃料途径的当前CI。

农业生产为生产下一代生物燃料提供了合适的方法。现代农业大规模生产粮食、饲料和纤维，并可被动员起来提供用于燃料的原料，而无需开发新的生产技术或基础设施。农业生产的一个令人吸引的特征是其对植物能力的开发以通过光合作用利用和固定大气中的二氧化碳，因此植物作为重要的碳库。一年生作物的生物量中积累的碳会最终会转移，一部分作为收割的材料，其余的作为作物残留物(叶、茎秆、茎、根)，所述作物残留物会经受土源性细菌和真菌降解。有些土壤同化的碳被土壤微生物用作能源，并将最终由呼吸成为气态二氧化碳，但是，有些也稳定地保留在土壤中，这是固碳和减少向大气排放的重要的库。在所有的碳环境库中，土壤库的大小仅次于海洋库，并且预计包含2.3GT以上的有机碳(Jobbagy and Jackson,2000)，代表植物总生物量中碳积累量的4倍以上。恢复碳至土壤的另一个益处是随后改进了土壤的肥力和结构。

但是，尽管一年生作物在其生命周期内会封存碳，并将很大一部分积累的碳返回至土壤中以进行长期封存，但其栽培也会直接和间接导致CO₂和CO₂当量的温室气体排放。这些排放发生在作物的栽培、随后作物转化为原料、原料转化为液体燃料、原料和最终燃料的存储和运输以及燃料的最终分配和利用的整个过程中。与作物生长相关的温室气体排放包括如下阶段，种子的发育、田地的准备、作物投入物(肥料、农药/除草剂/种子处理)的制备和施用，作物播种、作物维护和作物收割、收割材料的存储、储存和运输至加工厂。

为了考虑能源作物的种植、收割和转化为生物燃料的整个生命周期中的二氧化碳和其它温室气体的通量，已开发例如“运输中的温室气体、规定排放和能量使用(GREET)”模型(Wang 1996)、GHGenius(S&T Squared.GHGenius，模型4.03版；www.ghgenius.ca；加拿大自然资源S&T squared Consultants公司：不列颠哥伦比亚省，Delta 2017)、基于先前开发的模型(DeLucchi 1991)、BioGrace(www.biograce.net；Neeft等，2012)和其它审计方法。这些审计方法可以更有效地比较生物燃料与化石燃料的生产和利用对GHG的总体影响，并可以对由不同类型的能源作物制备的生物燃料进行对比。在生物燃料生产的整个生命周期中准确地建模和预测GHG排放的能力能够为碳的生产分配数值。由于碳定价，达成了为实现碳/GHG排放至指定目标的国家协议和国际协议。这些政策的实例有欧盟的可再生能源指令(RED)和美国的可再生能源标准(RFS)以及美国加利福尼亚低碳燃料标准(CA-LCFS)。

表1比较了已发表的所选生物燃料途径的碳强度(CI)值，并将其与常规汽油和/或生物柴油燃料的碳强度值进行比较。可以看出，FAME(脂肪酸甲基酯)生物柴油途径的CI值范围为67.32至51.35g CO_2eq/MJ，相比于传统柴油的CI为102.4g CO_2eq/MJ，这证明，与其石油基的等同物相比，FAME生物柴油途径提供的CI显著降低。此外，通过菜籽油的加氢处理产生的可再生或绿色柴油，具有CI为44g CO_2eq/MJ，与FAME加工相比，其总体途径的碳强度进一步降低。

表1：所选的生物燃料途径的碳强度

*https://www.arb.ca.gov/fuels/lcfs/fuelpathways/current-pathways-01102017.xlsx

**http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/？uri＝CELEX％3A32009L0028

***加氢处理的植物油

在一项仅针对1986年至2006年加拿大草原栽培canola的GHG排放的研究中，作者(Shrestha等，2014)证明，单位面积的GHG排放减少了40％，而在该时间间隔内，谷物干物质的含量减少了65％。所述减少归因于多种因素的组合，包括土地利用变化的减少、增加的谷物产量和通过改进的土地管理而增加的土壤有机碳的封存。2006年，该地区的土壤碳封存平均为约500kg CO₂/ha。

但是，仍需要专用的原料作物，所述原料作物的产量规模可以满足对液体生物燃料，例如生物柴油、绿色柴油和喷气燃料替代品用作高质量原料的需求。有建议使用其它高产率和多产的油籽作物作为潜在的原料，最成熟的物种和品种，例如canola型芸苔属植物或大豆，其产生的食用油相对于专用的生物燃料原料而言成本高，并且也会减少食用油的供应。

例如，canola或低芥菜籽转化为大量生物燃料的生产，几乎可以肯定会导致土地利用变化以弥补食用油产量的不足。此外，高质量食用油带来的价格溢价有望将用于生物燃料的canola原料的价格推至没有竞争力的水平。

大豆的油已用作生物燃料的原料，大豆是种植在北美、南美和亚洲大部分地区的冷季豆科作物。作为食用油的来源，大豆目前占美国食用油消费量的60％以上(数据摘自表20：美国当地市场年度油籽和产品供应及分布，和表21：美国当地市场年度大豆和产品供应和分布)；(https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/oilseeds.pdf)。用作食用油还是生物燃料原料之间的竞争已经导致价格波动，这很可能降低了其作为生物燃料原料的经济前景(Wisner 2010)。而且，将食用油大量转化为生物燃料应用的后果几乎无疑会触发间接土地利用变化排放。

棕榈油是生产生物燃料的另一种主要原料，在亚洲和南美均有种植。但是，由于在敏感的生态系统中建立棕榈种植园产生的土地利用变化，棕榈油在许多辖区中面临巨大障碍。由于建立单作棕榈种植园造成的大规模森林砍伐，棕榈油的使用已与高程度的GHG排放联系在一起。由于生产者对保护和保养高价值天然森林的承诺，将所谓的经认证的可持续棕榈油或根据可持续棕榈油圆桌会议(RSPO)的标准生产的棕榈油与未经认证的棕榈油进行区分。但是，所述可持续的棕榈油比未经认证的棕榈油贵得多，这不利于将其用作生物燃料的原料。

埃塞俄比亚芥是十字花科(Brassicaceae)(之前为Cruciferae)家族的一员，也称作carinata、埃塞俄比亚芥菜、阿比西尼亚芥菜(Abyssinian mustard)、非洲Sarson和Gomenzer。除了埃塞俄比亚芥外，芸苔(Brassica)属包括几种重要的经济油籽作物品种：芥菜型油菜(B.juncea)(L).Czern.(棕色芥菜)、甘蓝型油菜L.(B.napus L.)(油菜，阿根廷canola)、黑芥(B.nigra)(L.)W.D.J.Koch(黑色芥菜)、和白菜型油菜L.(B.rapa L.)(田地芥菜、波兰canola)，还包括结球甘蓝L.(B.oleracea L.)粮食作物，其包括大白菜、青花菜、花椰菜、抱子甘蓝、球茎甘蓝和羽衣甘蓝(kale)。如Triangle of U(Nagaharu 1935)所述，六种芸苔属品种在遗传上密切相关。埃塞俄比亚芥原生地包括埃塞俄比亚的中部高地地区；但是，最近的努力已经利用了Carinata的固有遗传变异来产生在更多样化的农业环境中多产的品种，包括半干旱地区或边缘农业土地可能占主导的地区。

埃塞俄比亚芥产生丰富的球形种子，其直径为1-1.5mm((Mnzava和Schippers2007)，颜色从黄色到黄棕色再到棕色(Alemaw 1987、Rahman和Tahir 2010)。种子富含油，取决于品种和生长条件，基于种子的干重，其含油量为37-44％。种子蛋白质的含量也很高，为种子干重的25-30％(Pan等，2012)。与canola不同，埃塞俄比亚芥产生非食用油。

在西班牙和意大利，carinata籽油已被用作生物燃料(Cardone等，2002，Cardone等2003，Bouaid等，2005，Gasol等，2007，Gasol等，2009)和具有多种用途(即在润滑剂、油漆、化妆品、塑料中)的生物工业原料。在北美，carinata已被评估为生物燃料原料(Drenth等，2014，Drenth等，2015)，并且来自埃塞俄比亚芥种子的原油已用于生产绿色或可再生柴油、生物柴油和生物喷气燃料(Drenth等，2014)。在2012年10月，加拿大国家研究委员会使用世界上第一种100％生物喷气燃料成功进行了实验性航空飞行(“ReadiJet 100％生物燃料飞行-2012年25个最重要的科学事件之一”，《大众科学》杂志，2012(12))。

在加拿大西部，Blackshaw和同事们比较了几种油籽物种是否适于用作FAME生物柴油的来源(Blackshaw等，2011)。在加拿大西部5个位置进行的试验中(2008年-2009年期间)，评价了许多油籽物种及品种的产量和油原料质量，包括3个canola品种(包括甘蓝型油菜、白菜型油菜和芥菜型油菜canola型中的每一种)、埃塞俄比亚芥、Camelina sativa、东方芥菜(芥菜(juncea))、黄芥(Sinapis alba)、大豆和亚麻。根据这些研究的结果，1年中，仅在9个位置中的1个，埃塞俄比亚芥的产量超过甘蓝型油菜canola(检查线)，这在这些试验测试的所有项目中总产量最低，而在油含量方面，埃塞俄比亚芥排名第三低(仅比调味芥菜和大豆高)。但是，应该指出的是，在这项研究中，所使用的carinata品种是异质的“普通”品种，而不是商业上的优良品种。

相比之下，在2012-2013年，在明尼苏达州进行的对芸苔属油籽品种的比较中，Gesch等(2015)声称，他们证明了新的商品化carinata品种生产的谷物产量可以与商品化的canola型甘蓝型油菜品种相媲美，而其地上生物量几乎是油菜品种的两倍。Gesch等教导carinata作物具有更低的种子与地上生物量之比(收获指数)，并且表明通过选育可为谷物产量的改善提供空间。但是，Gesch等并未教导，在将额外的碳返回至土壤中的潜力这一方面，埃塞俄比亚芥较高的生物量可以提供益处。

Johnson和同事表明，carinata谷物和生物量的产量与增加的氮肥施用正相关，在研究条件下(取决于实验，高达160-200kg N/ha)，秸秆和谷物的最大产量未达到稳定水平(Johnson等，2013)。可以认为，这表明carinata谷物的生产可能需要高水平的氮；但是，他们还声称证明了，在先前存在的土壤氮素矿化程度高的条件下，无需添加氮肥就能获得高谷物产量。另一方面，Johnson等未教导包括将埃塞俄比亚芥与豆科作物，例如小扁豆、豌豆或大豆轮作降低对氮肥和carinata生产的碳强度的要求的潜在积极作用，所述豆类作物固氮并提高土壤氮素矿化的程度。

作为建立栽培埃塞俄比亚芥碳足迹的首次尝试，基于将所收割的完整地上生物量(包括谷物)用作木质纤维素发电系统的用途，在针对carinata的生物能源耕作系统上进行GHG生命周期分析(Gasol等，2007)。根据对与其广泛的根系相关的碳的估算，Gasol等教导多达631kg/ha的CO₂可以被转移到土壤当中，相对于基准的天然气发电系统，这导致大气中的CO₂当量排放减少至多71％。但是Gasol等没有考虑在收获和收集carinata谷物后，地上生物量返回使额外的养分返回土壤的可能，也没有考虑谷物用于原料提取用作生物燃料的用途和用作高蛋白动物饲料添加剂的粗粉(meal)共产品。

尽管以上引用的参考文献表明埃塞俄比亚芥可以是用于生产生物燃料的合适的专用原料作物，但未知的是，在多种地区、土壤条件和作物轮作方式中，如何由carinata生产这种原料，从而实现生物燃料途径的碳强度达到尽可能最低并且最有利。

发明内容

作为减少对化石燃料使用的依赖以及随之而来的温室气体排放的增加，并有助于可持续农业的手段，本文所述的发明包括埃塞俄比亚芥的栽培方法，埃塞俄比亚芥是一种作物，可从其收获的种子中产油，所述种子是替代化石燃料的生物燃料的生产原料，并且还生产了高质量的富含蛋白的粗粉副产品，其可用于商业牲畜饲料日粮。更具体地，本发明描述了使用最佳农艺学和在多个气候区域和地区中应用土地管理实践生产作物的栽培方法，相对于相等量的化石燃料，使得大幅减少大气中CO₂和GHG的排放。

可以在多种环境中可持续地种植埃塞俄比亚芥，以生产高质量的生物燃料原料，同时

a.减少与原料生产及随后的生物燃料制造相关的GHG排放；

b.增加栽培土壤中的碳含量；

c.提供条件以提高轮作生产的作物产量；并且

d.在土地利用变化很少或没有增加的情况下对上述的实现。

这些属性可以通过旨在为碳排放分配价值的方案或计划，例如美国的RFS计划和欧盟的RED计划，来累计信用。此类计划还可以使燃料生产和利用过程中产生的碳的值货币化，以这样的方式减少化石燃料和替代生物燃料之间的当前价格差异。最终结果是承认碳作为主要商品价值。类似地，作为一种正在被生产并被视作特定商品(即作为生物燃料的原料)来源的作物，carinata的概念正被一种概念所替代，其值代表了碳释放与碳减量的理想平衡。从这个角度来看，carinata的生产代表了一种新的农业生产类别，即可被描述为碳农业的类别。

本发明提供了在特定的气候和土壤区域以及地理地区中，使用特定的农业和土地管理实践的carinata栽培，为生物燃料和饲料提供可持续的原料，同时以减少温室气体排放、改善土壤结构以及改善与carinata以轮作耕种的后续作物的性能的方式提供可衡量的益处。

与canola不同，埃塞俄比亚芥产生非食用油，并且其生产可以在边缘土地上进行，或作为作物轮作的一部分，代替夏季或冬季的休耕，这将最小化粮食作物的位移，且伴随土地利用变化很小或没有变化。

在实施方案中，提供了栽培埃塞俄比亚芥品种的方法，以在温带或亚热带地区能够进行短日照的冬季耕作，以及在寒温带干燥地区进行长日照的夏季耕作。

在一些实施方案中，提供了如下的栽培条件，其中在先前栽培的土地上保留carinata以代替休耕，并在豆类作物、豆科作物或谷类作物之前或之后进行轮作。

在其它的实施方案中，提供了栽培和收割埃塞俄比亚芥油籽谷物的农艺学和土地管理实践，包括肥料、除草剂和农药的施用、播种率和播种深度以获得最佳的谷物和生物量。

在另外的实施方案中，提供了用于carinata栽培的土地管理实践，例如将地上和地下carinata植物生物量返回田地以最大程度地提高土壤碳水平。carinata可以实现的碳积累程度是一个意外的发现。而其它油籽植物例如canola通过品种的育种优化谷物的产量，这些品种将以生物量的产生为代价将植物能量投入种子的生产，埃塞俄比亚芥同时实现了高水平的谷物产量和生物量产量。如此产生的增加的生物量吸收大量的碳，随后可在收割后将大部分碳返回土壤。

在其它的实施方案中，提供了埃塞俄比亚芥的栽培条件以生产谷物，将所述谷物的油用作生物燃料(例如HVO)制造的原料，同时生产粗粉，所述粗粉作为采油的副产物，具有所述的蛋白质、碳水化合物、纤维和能量用作动物饲料。

在其它的实施方案中，提供生产原料用于制备低碳强度生物燃料的方法。使用以此生产的原料制备的生物燃料的碳强度可以为负，促进温室气体的减少。

在一些实施方案中，在冬季可能过于严酷而无法支持农作物的栽培的时候，在土壤温度允许的情况下，可以在冬季过后立即种植埃塞俄比亚芥，作为轮作的一部分，埃塞俄比亚芥代替春季/夏季的休耕，所述休耕通常在作物收割之后，在其间的冬季之前。

本发明一方面提供了一种方法，所述方法包括：

a.种植一种埃塞俄比亚芥品种，以所述埃塞俄比亚芥品种作为第二作物与第一作物轮作，或代替休耕；

b.实施土地管理实践以减少化石燃料投入物的使用，并通过埃塞俄比亚芥的生物量以最大程度捕获大气中的碳；

c.收割所述埃塞俄比亚芥品种以获得谷物；并且

d.将埃塞俄比亚芥品种中除谷物以外约70％至约90％的所有植物材料返回至土壤中。

在一些实施方案中，所述方法包括在收割第一作物后立即或在收割第一作物的同时种植埃塞俄比亚芥品种，以在没有中间休耕期的情况下进行作物的连续生产。

在一些实施方案中，所述方法还包括加工谷物以生产油，从而将油用作生产低碳强度生物燃料的原料。

在一些实施方案中，所述方法还包括加工谷物，使得在提取油部分后保留低纤维、富含蛋白质的粗粉部分，所述粗粉部分可用作富含蛋白质的饲料添加剂用于畜牧业生产。

在一些实施方案中，在没有中间休耕期的情况下在收割埃塞俄比亚芥之后立即或在收割埃塞俄比亚芥的同时种植不是埃塞俄比亚芥的新作物，因此在向土壤中添加额外的碳的同时提高土地的生产力。结果，减少了与农业相关的温室气体总排放。

因此，在本发明的一个实施方案中提供一种栽培埃塞俄比亚芥的方法，所述方法包括：

a.在收割第一作物后立即或在收割第一作物的同时种植所述埃塞俄比亚芥品种，以在没有中间休耕期的情况下进行作物的连续生产；

b.实施土地管理实践以减少化石燃料投入物的使用，并通过所述埃塞俄比亚芥品种的生物量以最大程度的捕获大气中的碳；

c.收割所述埃塞俄比亚芥品种以获得谷物，

d.将埃塞俄比亚芥品种中除谷物以外约70％至约90％的所有植物材料返回至土壤中，

e.在没有中间休耕期的情况下，在收割埃塞俄比亚芥后立即或在收割埃塞俄比亚芥的同时种植新作物，所述新作物与第一作物相同或不同，但是所述新作物不是埃塞俄比亚芥，

f.加工谷物以生产油，从而将油用作生产低碳强度生物燃料的原料，并且，

g.加工谷物使得在提取油部分后保留低纤维、富含蛋白质的粗粉部分，所述粗粉部分可用作富含蛋白质的饲料添加剂用于畜牧业生产。

农业生产领域的技术人员通常理解，休耕期是许多地区的普遍实践。本领域的技术人员通常还应当理解，休耕期通常可以包括使土地未经处理段时间等于种植第一作物的通常时间，或者休耕期也可以包括种植覆盖作物以控制水土流失或有助于防止不良植物(例如杂草)的生长。在每种情况下，术语休耕用于广义地描述一段时间，这段时间中土地不用于生产第一作物，而是能够不种植作物或播种一种仅用于在地面上提供植物覆盖物的植物或作物。对于每一个农业地区，休耕的时间和持续时间会由于各个地区之间气候的不同以及实践不同而不同，并且这对于农业领域的技术人员来说通常是显而易见的；但是，术语休耕描述的是土地被认为是非生产性的一段时间。

在休耕期使用过的覆盖作物有很多，包括小麦、黑麦、其它草类甚至是从种子产生油的作物，例如甘蓝型油菜、芥菜型油菜、亚麻荠(Camelina)和Lesquerella。但是，例如小麦、黑麦、其它草类的作物不会产生用于低碳强度燃料的油，而例如亚麻荠和Lesquerella的作物不产生显著水平的生物量，无法捕获足够的碳，不能如埃塞俄比亚芥一样保留温室气体。例如，(Gesch等，2015)在一般使用的休耕的通常种植条件下，埃塞俄比亚芥生产的生物量至多甘蓝型油菜的2倍，是亚麻荠生物量的4.5倍以上。在本发明中，我们已经证明意外的有利结果，即埃塞俄比亚芥可以代替休耕期，并向土壤中添加更多的碳，具有回收可用于生产低碳强度燃料的谷物的额外优势。

本发明的一个目的是提供一种方法，在所述方法中，使用实践避免休耕并以埃塞俄比亚芥代替休耕，最大限度地捕获收割时被添加至土壤中的大气碳。这些实践可以包括减少肥料和减少额外的水的使用，例如灌溉。埃塞俄比亚芥的独特性质，包括增强的对极端气候变化的耐受性，例如霜冻事件或高温事件，使得其能在其它油籽植物无法生长或不能产生可收获产品(例如谷物中含有高百分比油的谷物)的地区栽培埃塞俄比亚芥。

在常规的休耕方案中，休耕结束时，将在休耕期间生长的植物材料简单地耕作或用除草剂杀死，然后将其掺入土壤中。本发明通过埃塞俄比亚芥生物量提供了更有利的土地利用，向土壤提供更多的大气碳，以及如下的附加优势：收获含有可用于生产低碳强度燃料的油的谷物。

在一些实施方案中，本发明提供一种生产谷物的方法，所述谷物用于生产植物油原料，所述植物油原料用于生产低碳强度燃料；用于在土壤中添加碳的方法；和/或获得碳信用的方法。

在一些实施方案中，提供如下生产谷物的方法，用于生产低碳强度燃料的原料，其中所述方法包括：

a.在收割第一作物后立即或在收割第一作物的同时种植埃塞俄比亚芥品种，以在没有中间休耕期的情况下进行作物的连续生产；

b.实施土地管理实践以减少化石燃料投入物的使用，并通过所述埃塞俄比亚芥的生物量以最大程度的捕获大气中的碳；

c.收割所述埃塞俄比亚芥品种以获得谷物；

d.将埃塞俄比亚芥品种中除谷物以外约70％至约90％的所有植物材料返回至土壤中，

e.加工所述谷物以回收油和粗粉，并且

f.将所述油转化为低碳强度燃料并将所述粗粉转化为用于牲畜的高蛋白饲料添加剂。

在其它的实施方案中，提供：

1.一种栽培埃塞俄比亚芥的方法，所述方法包括：

a.种植埃塞俄比亚芥品种，其作为第二作物与第一作物轮作或者代替休耕；

b.实施土地管理实践以减少化石燃料投入物的使用，并通过所述埃塞俄比亚芥品种的植物材料最大程度捕获大气中的碳；

c.收割所述埃塞俄比亚芥品种以获得谷物；并且

d.将所述埃塞俄比亚芥品种中除所述谷物以外约70％至约90％的所有植物材料返回至土壤中。

2.实施方案1所述的方法，还包括在收割第一作物后立即或在收割第一作物的同时种植所述埃塞俄比亚芥品种，以在没有中间休耕期的情况下进行次序的作物生产。

3.实施方案1或2所述的方法，还包括加工收割的谷物以提取油并生产粗粉部分。

4.实施方案3所述的方法，还包括将所述油用作生产低碳强度生物燃料的原料。

5.实施方案4所述的方法，其中相对于来自化石燃料原料的相应燃料的碳强度值，所述低碳强度生物燃料的碳强度值降低约50至约200g CO_2eq/MJ。

6.实施方案4所述的方法，其中相对于来自化石燃料原料的相应燃料的产生所导致的GHG排放，在其生命周期内，所述低碳强度生物燃料的产生导致的GHG排放减少约60％至约400％。

7.实施方案3所述的方法，还包括由所述粗粉部分生产富含蛋白质的饲料添加剂，所述饲料添加剂用于畜牧业生产。

8.实施方案1-7中任一项所述的方法，还包括在没有中间休耕期的情况下，在收割埃塞俄比亚芥后立即或在收割埃塞俄比亚芥的同时种植与第一作物相同或不同的新作物，但是所述新作物不是埃塞俄比亚芥。

9.实施方案1-8中任一项所述的方法，其中所述方法还包括封存土壤中的碳。

10.实施方案1-9中任一项所述的方法，其中所述方法每年每公顷封存约0.5至约5吨的CO₂至土壤中。

11.实施方案1-10中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括实践免耕、低耕或中耕。

12.实施方案1-11中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括，相比相同生长环境下另一油籽作物所需的正常灌溉量，不灌溉或减少灌溉。

13.实施方案1-12中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括，相比埃塞俄比亚芥在生长环境下的氮肥推荐用量，减少无机氮肥的使用。

14.实施方案13所述的方法，包括将无机氮肥的使用减少至埃塞俄比亚芥在生长环境下氮肥推荐用量的约40％至约100％。

15.实施方案13所述的方法，包括将无机氮肥的使用减少至埃塞俄比亚芥在生长环境下氮肥推荐用量的约40％至约90％。

16.实施方案13所述的方法，包括将无机氮肥的使用减少至埃塞俄比亚芥在生长环境下氮肥推荐用量的约50％至约70％。

17.实施方案1-12中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括使用粪肥以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约20％至约100％。

18.实施方案1-12中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括使用粪肥以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约30％至约90％。

19.实施方案1-12中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括使用粪肥以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约40％至约80％。

20.实施方案1-12中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括使用粪肥以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约50％至约75％。

21.实施方案17-20中任一项所述的方法，其中粪肥为鸡粪、牛粪肥或羊粪肥。

22.实施方案1-21中任一项所述的方法，其中所述埃塞俄比亚芥品种通常会种植在土地休耕时期的土地上。

23.实施方案1-22中任一项所述的方法，其中土地利用变化很小或没有土地利用变化。

24.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为豆类作物。

25.实施方案24所述的方法，其中所述豆类作物为菜豆(bean)、豌豆、小扁豆、大豆、花生或苜蓿。

26.实施方案24所述的方法，其中所述豆类作物为花生、小扁豆或大豆。

27.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为谷类作物。

28.实施方案27所述的方法，其中所述谷类作物为小麦、大麦、黑麦、燕麦或玉米。

29.实施方案27所述的方法，其中所述谷类作物为小麦或玉米。

30.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为棉花或芝麻。

31.实施方案1-30中任一项所述的方法，其中所述生长环境位于热带湿润气候地区，并且其中所述土地管理实践包括在秋季或冬季种植所述埃塞俄比亚芥，以在春季或夏季收割。

32.实施方案1-30中任一项所述的方法，其中所述生长环境位于热带湿润气候地区，并且其中所述土地管理实践包括在春季种植所述埃塞俄比亚芥，以在夏季或秋季收割。

33.实施方案31所述的方法，其中所述第一作物为棉花或芝麻。

34.实施方案30或31所述的实施方案，其中所述第一作物为豆类作物或谷类作物。

35.实施方案34所述的方法，其中所述豆类作物为花生、小扁豆或大豆。

36.实施方案34所述的方法，其中所述谷类作物为玉米或小麦。

37.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为豆类作物，所述生长环境位于暖温带湿润气候地区，并且所述土地管理实践包括在秋季或冬季种植所述埃塞俄比亚芥以在春季或夏季收割。

38.实施方案37所述的方法，其中所述豆类作物为花生、小扁豆或大豆。

39.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为谷类作物，所述生长环境位于暖温带湿润气候地区，并且所述土地管理实践包括在春季或夏季种植所述埃塞俄比亚芥以在秋季或冬季收割。

40.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为谷类作物，所述生长环境位于暖温带干燥气候地区，并且所述土地管理实践包括在秋季或冬季种植所述埃塞俄比亚芥以在春季或夏季收割。

41.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为谷类作物，所述生长环境位于寒温带干燥气候地区，并且所述土地管理实践包括在春季种植所述埃塞俄比亚芥以在夏季或秋季收割。

42.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为谷类作物，所述生长环境位于寒温带湿润气候地区，并且所述土地管理实践包括在春季种植所述埃塞俄比亚芥以在夏季或秋季收割。

43.实施方案1-23中任一项所述的方法，其中所述第一作物为谷类作物，所述生长环境位于热带干燥气候地区，并且所述土地管理实践包括在秋季或冬季种植所述埃塞俄比亚芥以在春季或夏季收割。

44.实施方案39-43中任一项所述的方法，其中所述谷类作物为玉米或小麦。

45.实施方案1-44中任一项所述的方法，其中所述方法导致封存土壤中0.5至约5吨的CO₂/ha/年。

46.实施方案1-45中任一项所述的方法，其中通过联合收割机进行所述收割。

47.实施方案46所述的方法，其中通过直接联合进行所述收割。

附图说明

图1示出了在BioGrace GHG排放计算器的“油井到油箱”系统边界内，用栽培的埃塞俄比亚芥谷物生产HVO(加氢处理的植物油)的步骤。前三步的分配因子为0.613。HVO的产率为0.58MJ/MJ carinata种子。

定义

在下面的说明书、实施例和表格中，使用了许多术语。为了有助于对本发明清楚一致的理解，提供以下定义。

相对于源自化石来源的燃料，生物燃料是由源自生物(植物、动物或细菌)碳氢化合物来源的原料生产的燃料。生物燃料的类型分为

a.第一代：通常，第一代生物燃料是从粮食作物获得的生物量衍生的燃料，例如，淀粉和糖发酵产生的乙醇或食用植物油酯交换产生的生物柴油。

b.第二代：第二代生物燃料是由源自专用的非粮食能源作物的生物量或源自粮食作物的收割残余物的原料制得的燃料。前一类是专用的能源作物例如麻疯树的原料油，而后一类则包括来自玉米秸秆、甘蔗渣等的木质素、纤维素和半纤维素。

c.高级或第三代生物燃料:藻类原料产生的生物燃料。

生物量被广泛地定义为包括活的或最近活着的有机体的有机衍生材料。地上植物的生物量包括采样时与土壤表面以上的植物部分相关的全部生物量。同样地，地下植物生物量包括采样时与土壤表面以下的植物部分相关的全部生物量。因此，总的植物生物量定义为采样时地上生物量和所有地下生物量的总和。

碳强度(CI)是指与单位燃料燃烧时所产生的能量相比，单位数量的燃料在其整个生命周期中所产生的温室气体(GHG)排放量。GHG的产生通过深入的生命周期分析(LCA)确定，所述生命周期分析列举了以燃料的生产和利用为单位释放的所有GHG排放。对于生物燃料，这将包括由于以下所有产生的排放：种植作物并随后运输收割的材料，随后将收割的材料转化为燃料原料，原料的运输和存储，由原料生产燃料，燃料的存储和分配，直至最终所述燃料的使用。CI被报道为燃料中所含的单位能量排放的二氧化碳当量温室气体的质量，其单位为每兆焦耳能量产生的二氧化碳当量克(gCO₂e/MJ)。

Carinata是指埃塞俄比亚芥类的种子或植物，埃塞俄比亚芥类包含来自黑芥的B基因组和包含来自结球甘蓝的C基因组(Nagahuru，1935)。

术语谷类或谷类作物是指为获得其谷物而栽培的草类，其包括，但不限于，大麦、玉米、燕麦、水稻、黑麦和小麦。

在本文中，术语气候区域、气候地区、气候是指地球表面的地理区划，其根据历史平均温度、降水量和季节变化的相似性来划定区域。本申请使用的气候区域源自欧盟文件“COMMISSION DECISION of 10June 2010on guidelines for the calculation of landcarbon stocks for the purpose of Annex V to Directive 2009/28/EC”中描述的气候区域，其是在IPCC(IPCC 2006、2006IPCC国家温室气体清单指南，由国家温室气体清单计划准备，Eggleston HS、Buendia L.，Miwa K.，Ngara T.和Tanabe K.(编辑)。出版：日本IGES)建立的气候区域的基础上建立的。根据海拔、年平均温度(MAT)、年平均降水量(MAP)、年平均降水量与潜在蒸散量之比和霜冻出现的共同性来定义区域。有12种气候地区：热带山地；热带潮湿；热带湿润；热带干燥；暖温带湿润；暖温带干燥；寒温带湿润；寒温带干燥；北半球湿润；北半球干燥；极地湿润、和极地干燥(如下表2所述)。

表2：IPCC气候区域定义

联合收割(Combining)是指从成熟的农作物中收获和收集种子荚，对种子荚进行脱粒以释放种子(谷物)，并对现在是空的种子荚、茎和枝(统称为糠)进行颠簸以从中分离和回收谷物的过程。这些过去曾经截然不同的操作如今经常通过使用多功能机械化设备(适当地称为“联合”收割机)进行“联合收割”。

覆盖作物是一年生植物，其生长用于丰富或改良土壤。覆盖植物的作用是防止由于根部作物根部区域的侵蚀和养分浸出而导致土壤退化。覆盖作物还可以有助于保存土壤水分，充当水库保持土壤的养分，通过增加土壤碳含量来改善土壤结构，以及充当疾病中断(break)以预防植物病原体的持久性。根据其性质，在一个季节内种植覆盖作物以保护或改善土壤的潜力，支持下一季作物生长。通常，不种植覆盖作物，以期望获得具有内在经济价值例如用于生产食品、燃料或纤维的能力的可收割材料。相反，覆盖作物产生的植物体通常会在其生命周期中或生命周期结束时掺入土壤中。相比之下，埃塞俄比亚芥虽然对土壤和后续作物具有类似的益处，但收割后可以收获富含油的谷物，所述谷物可被加工成制备生物燃料的生产原料，以及可用于动物饲料的富含蛋白质的粗粉，其可为农民带来直接的经济回报。

栽培：栽培是指作物的播种、维护和收割的条件。对于carinata，栽培的因素包括如下：

a.播种时间：carinata是中长期作物，相比其它芥菜类型需要略长的生长季。因此尽早播种可获得最佳效果。理想的播种日期很大程度上取决于地理位置和天气。但是，一般而言，种植前土壤应至少为40F或更高。

i.加拿大草原和美国北线(northern tier)：通常的种植发生在4月初至5月下旬的春季。

ii.美国东南部：通常的种植发生在10月至11月之间的秋季。

iii.南美洲(乌拉圭)：最佳的种植时间在秋季或冬季(即通常在5月初至6月底之间)。

b.播种：土壤类型和先前的耕种的历史会影响准备苗床所需的耕作类型。减耕或少耕可以增加节水、提高土壤有机质、燃料效率及增强对侵蚀的控制。可将carinata种植在常规或很少耕作的土壤中，或者其可以免耕种植在竖茬中。进行的播种率以实现每平方米80-180株的植物密度。埃塞俄比亚芥可以0.5-5.0cm的恒定深度例如1.35-2.5cm的深度播种。

c.肥力：carinata要求的肥力与其它芥菜和canola相似。需要充足的氮、磷、钾和硫以实现其真正的产量潜力。粪肥可用作有机氮的来源，以代替埃塞俄比亚芥在特定土壤成分中生长所推荐的部分或全部无机氮。施肥率随生长区和土地肥力的变化而变化。

d.耕作:carinata可以种植在常规耕作的土壤种，其中常规耕作或全耕包括每年多次重复的大量土壤倒位，因此播种时几乎没有植物残留在土壤表层。或者，将carinata种植到根据保护性耕作实践维护的土壤中，从而相对于传统耕作(所谓的中耕或低耕土壤管理)，其耕作的程度和频率会大大降低，或可以免耕种植在竖茬中。在下面土地管理实践的定义中，提供了每种耕作实践更全面的说明。

e.水分：为了良好的定苗，carinata在播种和出苗时需要足够的土壤水分，但在此后可以耐受水分的减少，并且很好地经受加拿大南部草原的半干旱仲夏条件。

f.温度：carinata是温带气候作物，但已经适应了在加拿大南部草原和北线美国州所经历的更极端的条件。在初始林地形成的过程中，与其它芸苔属油籽植物相比，carinata可以从短期霜冻条件下恢复，并在开花和结实的过程中更加耐热。

g.除草剂：carinata是一种侵略性作物，并且如果能够良好地定苗(establish)，它将比许多杂草更具竞争优势。但是，如果允许某些杂草物种在早期定苗并持续存在，所述杂草物种会影响包括carinata在内的所有作物的质量和产量。会不利地影响carinata产量和质量的杂草实例包括cochia、野生芥菜和野生萝卜。因此，杂草管理是现代农业实践的一个重要方面，其包括几种不同但互补的方法，包括在播种前除去杂草的物理方法，例如田地的栽培、耕作和田间去杂，以及在定苗和/或能够安置和释放种子之前使用化学试剂或除草剂来抑制或杀死杂草物种。除草剂是一类包含大量化学化合物的农药，其以某种方式干扰植物的特定生物过程，从而阻碍植物的生长和存活。除草剂根据其相互作用的生物过程分类。其可以包括抑制脂质的生物合成、抑制氨基酸的生物合成、植物生长的激素调节、抑制光合作用、抑制氮代谢、抑制植物色素的生物合成或功能、破坏细胞膜的试剂、和抑制幼苗生长的试剂(Sherwani等，2015)。通常，不同化合物和除草剂类别可能对某些杂草物种表现出不同程度的功效。此外，一些作物对某些种类的除草剂表现出相比其它除草剂更强的耐受性。因此，在特定的地理区域中，为控制杂草而使用的特定除草剂可能取决于所栽培的作物的性质以及在该地区遭遇的原生杂草。因此根据特定除草剂的性能记录以及被证明的其在不显著影响作物产量的情况下控制相关杂草的能力，可以指定其用于作物。注册的用法还指定了除草剂的具体施用方法，包括推荐的除草剂浓度、使用适当的稀释剂、佐剂、表面活性剂等、用药方式(即喷雾剂与颗粒剂)、在适当的作物阶段施用的时间以确保对作物的损害最小、施用的时间和施用的数量以确保最佳的杂草控制、施用的位置(叶面或土壤施用)、推荐的天气条件以实现最佳的杂草控制。(https://agrisoma.com/ckfinder/ userfiles/files/2017_18_SE_Handbook.pdf)列举了一些用于美国东南部种植的埃塞俄比亚芥的推荐的除草剂。以前述内容为例，并不意味着以任何方式限制本发明的范围。

h.杀真菌剂构成一类农药，其包含各种化学试剂，这些化学试剂可以预防或降低病原性真菌对植物侵害的严重性。与除草剂一样，有许多种类的杀真菌剂。FRAC(杀真菌剂抗性行动委员会；http://www.frac.info/home)根据一类杀真菌剂针对的不同生化途径，列出了12类以及第13类的杀真菌剂，其中包括作用方式未知的杀真菌剂。杀真菌剂也根据其传递方式和作用部位进行区分：一些杀真菌剂喷洒在植物表面，而另一些则以颗粒状施用于土壤的表面或以液体淹没土壤的表面。施用到土壤中的杀真菌剂往往通过根部吸收，并通过木质部转运到所有植物组织。叶面杀真菌剂可以是局部杀菌—即仅保护与其接触的表面，系统性杀真菌剂—即被上部植物表面吸收，然后被木质部转运到所有地上组织，也可以是部分系统性的杀真菌剂—即它们可以被局部吸收，但仅能短距离转运以保护比杀真菌剂接触起始点稍宽的表面。而且，与除草剂的情况一样，存在一种杀真菌剂注册系统，所述系统将特定杀真菌剂的使用限制在对特定作物和真菌疾病的施用，其中所述施用被证明是最有效的和安全的。芸苔属油籽作物的真菌疾病会降低收割谷物的产量和质量。根据真菌病原体感染的性质和严重程度，其影响可以从轻微到完全损失作物。杀真菌剂可以有助于减轻因真菌感染而造成损失的风险，但是喷洒杀真菌剂的成本非常高，以至于需要在决定进行之前进行成本效益和风险评估类型分析。具有显著经济影响的芸苔属植物和芥菜油籽植物真菌病实例包括

i.油菜菌核病(Sclerotinia stem rot)是由真菌引起的，所述真菌孢子主要在开花期感染芸苔属，感染的发生与高湿度时期有关。其在茎上形成损害，最终会杀死植物。可以使用能够控制感染严重程度的杀真菌剂，但必须在植物生命周期的特定时期(即开花初期至中期)使用才能达到最佳效果。通常在此时间段需要多次施用。

ii.链格孢是芸苔属植物的一种真菌疾病，尽管成熟的植物更易感染，链格孢会影响植物从早期幼苗到成熟的所有生长阶段。最严重的经济影响是对谷物产量和品质的影响。在开花后的阶段施用叶面杀真菌剂是减轻所述疾病对谷物产量和质量更有害影响的有效方法。

iii.黑脚病是一种芸苔属油籽作物的真菌疾病，在各个阶段都感染植物，但在早期感染的后果更为严重，通常导致植物下部茎部出现坏死性病变，从而实际上在底部切断了植物。在植物早期生长阶段时施用杀真菌剂仅部分有效，具有较小的保护作用。

iv.根肿病是一种土壤传播的真菌，会影响芸苔属油籽作物的根部。孢子可以在土壤中长期存在，目前尚无有效的杀菌处理方法。可能需要使用轮作进行管理，而这限制了芸苔属的种植频率。

i.杀虫剂是第三类农药化合物，旨在减少或消除由于昆虫捕食作物而造成的作物损失。与除草剂和杀真菌剂一样，杀虫剂根据其作用方式和靶向的生化途径进行分类。杀虫剂抗性行动委员会(IRAC；http://www.irac-online.org)倡导的一种分类方案(IRAC MoA)列出了29类杀虫剂，这些杀虫剂按杀虫剂化合物靶向的常见生化过程和途径进行了分组。与除草剂和杀真菌剂一样，杀虫剂的功能和持久性也可以受其作用部位的影响，即它们是否仅在施用的植物表面而具有活性，或者它们是否作为系统性试剂起作用。由于其昆虫生物学的一些独特方面，根据一些杀虫剂是否表现出对特定昆虫类型的选择性，可以进一步区分其类别。鉴于某些昆虫扮演着有益角色，例如控制植物害虫、充当植物的传粉昆虫并改善土壤的养分含量，重要的是不随意施用杀虫剂，而是以某种方式将它们的作用尽可能地限制在所需的目标物种上。因此，例如施用的时间、施用的量和途径以及对所使用的杀虫剂的类型和可以使用的作物的限制之类的方式都被引入杀虫剂的注册使用标准中，以确保其安全性和有效性。下面列出了昆虫物种的实例，所述昆虫物种可能会对芸苔属植物和芥菜油籽作物的产量和谷物质量产生显著的负面经济影响：

j.跳蚤甲虫是芸苔属油籽和芥菜作物种非常常见的害虫，以叶和茎为食。当跳蚤甲虫出现在作物生长的早期阶段时，会导致作物林地(stand)的严重间苗，这最终将对谷物产量产生显著的影响。有一些可以作为叶面喷雾剂使用的杀虫剂产品，可有效控制早期侵袭。

k.成年的小菜蛾会将卵产在芸苔属油籽和芥菜叶的表面上并进行孵化，由此产生的幼虫会侵害作物的叶和茎。后期孵化的卵中的幼虫也将以种子荚为食。最具影响的侵害是从植物早期阶段开始的，因为在通常的芸苔属油籽作物季节中，蛾的生命周期可以持续数代之久，导致对作物的损害周期不断增加。在这种情况下，在季节初期首先发现幼虫时施用杀虫剂是最为有效的。

l.成年和幼年甘蓝种子荚象虫(Cabbage Seedpod Weevil)，主要通过损害开花和种子荚的发育，均可以对芸苔属油籽作物造成显著的损害。成虫将以花芽为食，严重削弱花芽并使它们更容易受到热引起的破坏和损失。成虫将卵产在种子荚中，而幼虫则以发育中的种子为食。当幼虫成熟至成年时，它们会从豆荚中出来，并继续通过豆荚壁以种子为食。在开花阶段早期施用杀虫剂是控制初步侵害以中断二次感染所必需的。

m.种子处理：通常，可将具体的杀真菌剂和杀虫剂与化学试剂和黏合剂配制为可以施用于种子表面的组合物。这种种子处理在种子表面上形成稳定的涂层。然后可以将经过处理的种子包装好并出售给农民。当随后种植种子时，杀真菌剂和杀虫剂将以最佳剂量存在，以使发芽的植物能够抵御植物最脆弱时，早期季节的昆虫和真菌的侵害，并让植株能够形成更好更强壮的林地。其益处包括作物潜在产量的提高以及对早期喷洒需求的减少。

排放强度是给定来源的给定污染物相对于特定活动强度的平均排放率。作为一个具体实例，碳强度是能量(以兆焦耳表示)产生期间释放的碳(通常以CO₂的克数表示)的量。

休耕是指在土地被密集栽培一段时间后，将作物或植被贫瘠的农业土地放置一个或更多个生长季节的农业实践。休耕的目的是提高下一季获得更好作物产量的可能性。休耕季节为农民提供了解决田间杂草问题的机会。可以让杂草在休耕田中生长，然后通过物理手段或除草剂处理将其根除。可以在一个休耕季节中重复几次，因此相比播种前、耕作中和收割后的措施，可以更有效地耗尽杂草种子库。休耕期还可以通过使土壤积聚水分以代替前序作物所消耗的水分，从而使土壤获益。在休耕期间，可以更彻底地分解来自前序作物的植物残留物和根部的有机材料，通过改善土壤的结构和养分含量进一步使土壤获益。休耕期还允许土壤微生物和其它土壤生物补充其数量，而作物生产的中断也可以使依赖作物物种作为宿主的具体植物病原体耗尽。尽管本领域技术人员可以理解，在作物轮作中建立的休耕期可以对后续和未来作物的健康和产率带来相当大的益处，但也可以理解，在短期内，休耕田无法给农民带来从经济作物获得经济回报的机会。相比之下，在休耕的地方栽培埃塞俄比亚芥，以其作为覆盖作物可以提供上述许多土壤和轮作的益处，而且还具有另外的益处，即给农民提供了从收获宝贵的油籽谷物种获得显著的经济回报的可能性。通过提供低碳强度生物燃料生产的原料，以及通过捕获和转移相当量的碳至土壤中提供抵消生命周期GHG排放的机会，在休耕的地方栽培埃塞俄比亚芥作为覆盖作物对环境也有利。

本文中使用的原料是指源自压榨油籽的油，经过粗略的纯化，以使其成为合适且足够的通过特定方法产生物燃料的初始生产原材料。

肥料(无机肥料、化学肥料、矿物肥料)是由农民/生产者添加到土壤中的人造养分，用以补充现有的土壤基养分，目的是优化栽培植物和作物的生长、产量和性能。氮(N)、磷(P)和钾(K)是肥料中主要元素常量营养物成分。通常用作化学肥料的化学成分包括，但不限于：

·氮肥：氨(NH₃)、硝酸钠(NaNO₃)、硝酸铵(NH₄NO₃)、硝酸铵钙(Ca(NO₃)₂NH₄NO₃)、磷酸二氢铵或MAP(NH₄H₂PO₄)、磷酸氢二铵或DAP((NH₄)₂HPO₄)和尿素(CO(NH₂)₂)。

·磷肥：五氧化二磷(P₂O₅)、过磷酸钙或OSP(磷酸二氢钙或Ca(H₂PO₄)₂)、磷矿石、MAP和DAP

·钾肥：钾碱、氧化钾(K₂O)、氯化钾(KCl)、硝酸钾(KNO₃)、硫酸钾(K₂SO₄)、磷酸二氢钾(KH₂PO₄)和磷酸氢二钾(K₂HPO₄)。

虽然肥料中N、P和K的化学形式可能会有变化，但为了比较包含不同形式的三种元素的肥料，其比例标准化如下：氮含量以元素氮的形式表示，磷含量以P₂O₅当量的形式表示，钾含量以K₂O当量的形式表示。折算系数可以将不同矿物形式的重量转换为适当的标准重量。在播种前测量土壤中预先存在的养分含量是确定最佳施肥水平的最可靠方法。出于几种原因，不建议过度施肥(施肥水平超出作物需求和土壤养分含量)。通常，因施用过量肥料而产生的额外费用不会转化为作物产量的增长以覆盖所述额外的费用。同样，过多的养分会对作物生长产生有害影响。例如，芸苔属油籽作物在抽苔后，过量的氮会导致叶片的过度生长，却破坏了其开花和结实。此外，过量的基于氮的肥料可以从土壤中释放出来，既可以作为材料浸入地下水，又可以随后进入水道或直接挥发。这种浸出和/或挥发的材料可通过间接过程转化为N₂O(请参见下文)，从而导致GHG排放。从土壤中浸入地下水的过量的氮和磷肥会进入淡水(湖泊和河流)，以达到足够或引起富营养化和脱氧的水平，导致对水生环境的破坏。

关于埃塞俄比亚芥的谷物是指成熟时收获并作为油和粗粉产品来源出售的种子。

温室气体(GHG)是通过人为来源，例如碳氢化合物燃料的燃烧或含碳氢化合物产品中挥发性成分的释放，排放的气态副产品的子集，温室气体通过促进大气中辐射太阳能的捕获来增加全球变暖。温室气体主要为CO₂(二氧化碳)、CH₄(甲烷)、N₂O(氧化二氮)和CFC(氯氟碳)。CFC是一类用于气溶胶推进剂和制冷剂的化合物，其排放通常是直接释放的结果。N₂O排放可以通过碳氢化合物燃料燃烧以及从施用的肥料中释放而产生。最重要的GHG是CO₂、CH₄和N₂O。GHG按照其全球变暖潜力(GWP)或集中刺激全球变暖的能力排名。如果以单位重量计比较它们对全球变暖的相对贡献(全球变暖潜力)，N₂O的效力比CO₂大265倍，并且CH₄的效力比CO₂大28倍(数值取自IPCC第五次评估报告：IPCC,2014：2014年气候变化：综合报告。工作组I、II和III对政府间气候变化专门委员会第五次评估报告的贡献[核心撰写组,R.K.Pachauri和L.A.Meyer(编辑)]。IPCC，Geneva，瑞士，151pp)。根据上述相对效力，GHG排放通常以CO₂当量排放(结合并归一化能源生产过程中释放的三种GHG相对于CO₂的影响)的形式表示。GHG排放及其对全球变暖的影响通常与化石燃料的燃烧有关，但是GHG也可以通过燃烧生物量基燃料来释放。在后一种情况下，GHG排放被植物和农作物光合作用吸收的二氧化碳所抵消。

在本文中，收获或收割是指收集在生长季过程中已充分成熟的植物部分的行为，所述成熟的植物部分具有作为食物、饲料、纤维、原料、结构材料的来源或作为植物本身的繁殖体的价值。理想地，在种子成熟的时候(种子、豆荚和茎从绿色变为黄色，种子水分为9.5％或更低)，通过例如机械收割来收获carinata。可以通过直接切割联合收割carinata，也可以根据需要在早期割晒、将其自然干燥或用干燥剂进行干燥，然后将干燥后草条(swath)进行合并。canola在成熟时倾向于倾倒(“倒伏”)，通常在联合收割之前先“割晒(swath)”。割晒意味着在植物基底附近切下canola，并让植物在田地平放几天，以使谷物达到合适的干燥度。一旦干燥，随后通过联合收割收获草条。另一种变化称为“推挤(pushing)”，类似于割晒，不同之处在于在进行联合收割前将植物从侧面推开并使其干燥几天。对于所有这些收割的变体形式，其共同的最终阶段是联合收割。但是相对于canola，carinata具有更结实的茎秆，因此收割carinata更好的方法是在成熟时直接联合收割，而不是先割晒或推挤后联合收割。直接联合收割使得单次穿过田地的行就可以进行收割。由于减少了燃料的使用，除了联合收割外相对于进行割晒或推挤，单次收割产生较少的CO₂。

收获指数(Hay,1995)是指从成熟的植物中收获的谷物重量与剩余的地上植物材料的重量之间的比例的量度，所述剩余的地上植物材料可以包括茎和枝、剩余的相关叶子和空的种子荚(糠)。

土地利用变化(LUC)：在环境科学文本中使用的术语土地利用变化是指导致存储的碳发生显著的变化，并伴随大气中CO₂和其它GHG水平变化的土地利用变化。LUC导致CO₂和GHG排放增加的实例包括开垦森林以增加可用于农业生产的耕地，以及开垦草地以增加用于农业生产的耕地。导致大气中CO₂和GHG水平降低的LUC的实例包括使先前栽培的土地恢复其自然状态。

土地管理实践：对于本申请的目的，术语“土地管理实践”，对于给定的土地利用，是指影响土壤碳水平、养分水平和水位的实践或变化，其也可以改变大气中CO₂和其它GHG的水平。这些实践或变化可以包括：所使用的耕作实践类型和作物残渣的处理方式、肥料(或其它投入物)类型和量以及利用的特定作物轮作或休耕季节。土地管理和土地投入物的类型可见于EC文件的表3，标题为：COMMISSION DECISION of 10June 2010on guidelinesfor the calculation of land carbon stocks for the purpose of Annex V toDirective 2009/28/EC，包括

i.全耕：完全倒位和/或频繁(一年内)耕作，严重土壤扰动的操作。播种时，几乎没有表面(例如<30％)被残留物覆盖；

ii.减耕：初次和/或二次耕作，但土壤扰动减少(通常较浅且没有完全的土壤倒位)，种植时通常留下>30％的残渣覆盖表面；

iii.免耕(或不耕作)：直接播种，无需初次耕作，播种区域的土壤干扰最小。除草剂通常用于杂草控制；

iv.低耕(或降低耕作)：由于残留物的去除(通过收集或燃烧)、频繁的裸-休耕、低残留物产量的作物的生产(例如蔬菜、烟草、棉花)而导致残留物返回率低，没有矿物肥料或固氮作物；

v.中耕(或中等耕作)：谷类作物年度耕作的代表，所有作物残留物均返回田地。如果残留物被除去，添加补充的有机质(例如粪肥)。还需要矿物施肥或轮作固氮作物；

vi.高并使用粪肥：由于定期添加动物粪肥的额外实践，与中等碳投入量耕作系统相比，碳投入量明显更高；

vii.高但不使用粪肥：由于采取了额外的实践，例如高残留物产量作物的生产、使用绿肥、覆盖作物、改善的植被的休耕、灌溉、在年度作物轮作中频繁使用多年生牧草，因此与中碳投入耕作系统相比，作物残留物的投入显著增加，但不用粪肥(参见上述行)。

豆科(Legumes)作物(豆类(leguminous)作物)是豆科(Fabaceae或Leguminosae)家族的植物，主要为了其谷物而种植；其干燥形式称为豆类(pulse)。豆类也是饲草。豆科作物的一个重要特征是其根部具有特殊进化的结构，称为根瘤，可以与固氮根瘤菌共生。这些共生细菌赋予豆科作物将大气中的氮固定为氨的能力，随后植物将其用于氨基酸和蛋白质的生物合成。当植物死亡时，作为蛋白质而存储的氮返回土壤并最终转化为NO₃，然后将其提供给其他植物。

生命周期评价(LCA)是“一套系统的程序，用于编译和检查材料及能量的投入和输出，以及直接归因于产品或服务系统在其整个生命周期中起作用的相关环境影响”(ISO14040.2草案：生命周期评价—原则和指南)。“LCA是一种技术，通过编译相关投入和产出的目录，评估与那些投入和产出有关的潜在环境影响，并解释关于研究目标的目录和影响阶段的结果，以评价潜在的环境方面以及与产品(或服务)相关的潜在方面”(ISO 14040.2草案：生命周期评价—原则和指南)。LCA的各方面包括：

·功能单元定义和限定正在研究的内容、所包括的过程步骤，指定适当的投入和输出，并为替代燃料、燃料制造过程或原料之间的比较提供基础。

·系统边界定义了在特定系统的分析中应当包括哪些过程：对于燃料的运输，最常用的系统边界被称为油井到车轮，并且其包括原料的提取、加工、运输、储存、分配网及在汽车发动机燃烧的所有步骤。油井到车轮系统的一种变型是“油井到油箱”，除了燃料在汽车发动机燃烧以外，其包括油井到车轮系统的所有步骤。

·当一种或几种共产品与主要产品一起在过程中产生时，分配方法用于分配过程中的排放。分配方法的一个具体的实例是对生物燃料的油井到油箱分析时进行的分配，其分析从油籽植物直到油从油籽中被提取出来。在本文采用的BioGrace模型中，考虑到以下事实：油籽的压榨不仅产生油(生物燃料)，还产生富含蛋白质的粗粉副产物。将油籽加工为分离的粗粉和油分之前，将分配因子应用于所有过程的排放，所述分配因子根据油的低热值(LHV)反映与油籽的油部分相关的能量比例。油和粗粉分离后，所有能量的使用和排放都分配给了油，而粗粉没有贡献。

在本文中，低碳强度生物燃料或低CI生物燃料是一种生物燃料，根据一则或多则可再生燃料法规，其生产引起的碳强度低于相应的石油基燃料。例如，使用DeJong等在表1中列出的值，根据欧盟-RED，低CI生物燃料的CI值将在83.8g CO_2eq/MJ以下，并且根据美国RFS，低CI生物柴油的CI值将在91.8g CO_2eq/MJ以下。

在本文中，低GHG生物燃料是一种生物燃料，根据一则或多则可再生燃料法规，使用一种或多种LCA模型确定，其产生的GHG排放低于相应的化石基燃料所产生的GHG排放。

在本文中，常量营养物是指氮(N)、磷(P)、钾(K)和硫(S)。氮是氨基酸、蛋白质和叶绿素的主要成分，主要促进叶和叶片的生长。DNA/RNA聚合物、核苷前体和辅酶、膜磷脂等中的磷是根和花的形成以及种子和果实的发育和成熟所需要的。钾是水分移动、膨胀、开花和结果的重要调节剂。

在本文中，粪肥是主要源自动物粪便的有机质，其可在农业中用作肥料。粪肥通过添加有机质和养分例如氮来增强土壤肥力，这些有机质和养分被土壤中的细菌、真菌和其它生物体利用。大多数动物粪肥由粪便组成。动物粪肥中一种常见的形式是农家粪肥(FYM)，其可以包含植物材料(通常是秸秆)，所述秸秆已被用作动物的垫料并吸收了粪便和尿液。来自不同动物的粪肥具有不同的质量，用作肥料时需要不同的施用量。例如，山羊粪肥中氮和钾碱的含量高，牛粪肥是氮和有机碳的良好来源。鸡粪中的氮和磷都很集中。

成熟度被定义为如下的阶段，豆荚种子的填充已经完成，豆荚和种子的绿色褪去，并且种子的水分为9％以下。这时，大部分，如果不是全部，叶子已经掉落，茎秆和茎全部都变黄，并且所述植物被认为已死亡。

微量营养物：除了主要的常量营养物(N、P和K)外，少量次要的常量营养物，其包括钙(Ca)、镁(Mg)和硫(S)以及痕量的微量营养物(例如硼、铜、铁、锰、锌)，也可以有助于植物的最佳生长和产量。

N₂O排放：受管理的农业土壤可以释放氧化二氮(N₂O)，氧化二氮是一种比CO₂活性高265倍的强效温室气体。氧化二氮可以直接或间接释放。氧化二氮的直接排放可由微生物对土壤中氮的硝化作用和反硝化作用产生。土壤中的氮可能源自合成N肥(尿素、氨或硝酸盐基)的施用、有机肥料(地表覆盖物、粪肥)的施用、自然动物或家禽的废物(粪便/尿液)、植物/作物残留物的分解、土壤中有机质持续的矿化作用/去矿化作用。间接氧化二氮释放来自于多步过程。第一步涉及将氨或硝酸盐/亚硝酸盐(NOx)基气体排放到大气中。这些排放可能源自多种来源：合成肥料、有机肥料或动物废物中含氮化合物的直接挥发；植物废物/作物碎片的燃烧；和农用机械燃料的燃烧。第二步涉及这些大气中的氮化合物(铵、NO_X)通过降雨沉积到例如土壤或水体表面上，并且最后一步涉及最后通过反硝化作用/硝化作用转化为N₂O并排放到大气中。间接排放氧化二氮的铵和NOx的次要来源包括氮基肥料、有机肥料或牲畜废物从土壤中浸出并进入地下水面，然后再转移到水体中，然后可以通过反硝化作用/硝化作用转化为N₂O。BioGrace提供了用于计算如下内容的公式，根据合成肥料、有机肥料、收割时地上和地下的生物量的总重量，根据农田燃料的使用以及生长期土壤的饱和度，从农业用地中直接和间接排放的N₂O。(并且根据IPCC 2006,2006IPCC国家温室气体目录指南，国家温室气体目录计划，Eggleston H.S.,Buendia L.，Miwa K.，Ngara T.和Tanabe K.(编辑)。发表：IGES，日本)

种子荚是在发育并成熟变为谷物的过程中，包含种子的特殊结构。种子荚可以保护种子免受外部环境的侵害，并为种子的发育提供能量和养分。当种子完全成熟时，种子荚变干变脆，并已经失去所有的叶绿素，呈现黄色。这时种子荚变得容易裂开，结构在物理上的开放，使得成熟的种子(谷物)可以释放。

顺序作物生产是在一个农耕年内，在同一块土地上依次种植两种或更多种作物的实践，使农民能够将土地的使用扩展一个季节，即通常不栽培作物的冬季。这使农民可以赚取额外的收入。顺序作物生产不会引起土地利用变化，因为土地已经被清理并被用于农业生产。此外，使用覆盖作物例如埃塞俄比亚芥作为顺序作物可使农民为休耕期的土壤获得益处，并从carinata谷物的销售中赚取收益。

土壤由矿物质、有机质、气体、液体以及各种动物和植物有机体组成。土壤通过如下方式产生，随着时间的流逝，气候、地质、水文和大气压在构成地壳的矿物质上的相互作用。如果有足够的时间，土壤将形成结构或组成不同的层或界，所述层或界由砂、粉砂和黏土的相对比例决定。

土壤碳：土壤中含有有机和无机(矿物)形式的碳。有机碳部分可以由死亡和腐烂的物质组成，或包含活的植物、昆虫、真菌或微生物。可以根据受区域气候(根据前面描述的气候分类方案)影响而修改的区域参考土壤类型的已知碳含量，来估算标准土壤有机碳储量(SOC_ST)值。下表3摘录自EC文件的表1，其标题为COMMISSION DECISION of 10June2010on guidelines for the calculation of land carbon stocks for the purposeof Annex V to Directive 2009/28/EC，其中总结了给定气候区域中表土类别的SOC_ST的估算值(在0至0.3M的土壤深度层，每公顷土壤的碳的吨数)

表3：具体气候区域中矿物土壤类型的表土SOC_ST值

考虑例如土地利用、土地管理和农业投入等因素后，可以计算出耕种的土地的土壤有机碳(SOC)值(SOC＝SOC_ST×F_LU×F_MG×F_I,其中SOC＝土壤有机碳，以每公顷碳的质量计；SOC_ST＝0-30厘米表土层中标准土壤有机碳，以每公顷碳的质量计，并通过上述方法决定；F_LU＝土地利用因子，反映了相比标准土壤的有机碳，与土地利用类型相关的土壤有机碳差异；F_MG＝管理因子，反映了相比标准土壤的有机碳，与原则管理实践相关的土壤有机碳的差异；F_I＝投入因子，反映了相比标准土壤的有机碳，与土壤碳投入水平不同相关的土壤有机碳的差异)。表4摘自EC文件的表2，标题为：COMMISSION DECISION of 10June 2010onguidelines for the calculation of land carbon stocks for the purpose of AnnexV to Directive2009/28/EC，提供了具体土地利用、土地管理实践和投入物使用水平下，在不同的气候区栽培作物的F_LU值、F_MG值F_I值。

表4：F_Lu、F_MG和F_I的值

如果栽培方法、土地管理实践或与特定农业土地基础相关的投入物发生了变化，并且希望了解碳储量变化的结果，则可以类似地计算参考方案(SOC_R)以及实际方案(SOC_A)的SOC值，并用这些值以及公式E_sca＝-(SOC_R-SOC_A)*3.664/20年，或20年内碳(作为CO₂)的吨数/年来计算土壤碳积累(E_sca)。如果E_sca值为负，则表示土壤碳损失，而如果为正，则代表土壤碳净积累。

土壤分类：根据“世界土壤资源参考库(WRB)”对土壤分类，其提出了30个“土壤参考组”。如下所述，这30种参考土壤类型分布在10个“集合”种。

·集合#1包括所有的有机土壤。有机土壤(Histosols)是在分解的各个阶段中通常富含有机质的土壤，且其中长期暴露于低温和/或潮湿条件下会阻碍分解速率。剩余的矿物土壤组根据其最特别的识别因素(所述识别因素是形成和区分的关键)被分配到九个集合中的一个。

·集合#2包含所有类型的矿物土壤，这些土壤特别受人类的影响。这一集合由一个参考土壤组：ANTHROSOLS组成。

·集合#3包括矿物土壤，其形成取决于它们的母体材料的性质。所述集合包括三个参考土壤组：具有火山起源和地区的ANDOSOLS；ARENOSOLS，包含沙漠地区、海滩、内陆沙丘等的砂质土壤；以及VERTISOLS，草沼沼泽地、河岸和盆地中的重黏土。

·集合#4包含矿物土壤，其形成和特征受其地形/地理或水文环境的影响。这一集合包括四个参考土壤组：

ο在低地和湿地地区发现了分层的FLUVISOLS；

ο不分层的GLEYSOLS通常在涝渍地区发现；

οLEPTOSOLS，通常在岩石基质上的高架区域中发现的浅层土壤；和

οREGOSOLS，高架区域的更深层土壤，出现在砾质基底上。

·集合#5包含由于土龄相对较小而仅适度发育的土壤，因此代表了相当多样化的参考土壤组：CAMBISOLS。

·集合#6包含受亚湿热带地区气候影响的土壤。该组中的六个参考土壤组的共同点是，风化产物的长期溶解和运输产生了深厚且基因成熟的土壤：

οPLINTHOSOLS，由黏土和石英(“杂赤铁土”)的混合物组成；

οFERRALSOLS，具有非常低的阳离子交换能力并且没有任何耐候性成分；

οALISOLS，富含高阳离子交换能力的铝；

οNITISOLS，深层并且红色的土壤，铁含量高；

οACRISOLS，高黏土含量和含有高浓度铝的低肥土壤；和

οLIXISOLS，具有低肥力、低阳离子交换能力但高碱饱和度的土壤。

·集合#7包含受干旱和半干旱地区气候影响土壤。集合#7中收集的五个参考土壤组是：

οSOLONCHAKS，具有高含量的可溶性盐，

οSOLONETZ，具有高百分比的吸附的钠离子，

οGYPSISOLS，具有二次石膏富集的界限，

οDURISOLS，具有二氧化硅胶结的土壤材料的层或凝团，和

οCALCISOLS，具有二次碳酸盐富集。

·集合#8包含出现在干燥气候和湿润温带地区之间的草原区域的土壤，并且包括三个参考土壤组：

οCHERNOZEMS，具有深层、非常暗的表面土壤和底土中的碳酸盐富集，

οKASTANOZEMS，具有深度较浅、深棕色的表面土壤和一定深度的碳酸盐和/或石膏积累(这些土壤出现在草原区域最干燥的地方)，和

οPHAEOZEMS，草原地区的暗红色土壤，具有高碱饱和度，但没有可见的二次碳酸盐积累的现象。

·集合#9拥有湿润温带地区的深棕色和灰色土壤，并含有五个参考土壤组：

ο酸性PODZOLS，在含有铝和/或铁的有机质积累层上具有漂白淋滤层，

οPLANOSOLS，在稠密、缓慢渗透的底土上具有漂白的表土

ο贫碱的ALBELUVISOLS，具有进入富含黏土地下层的漂白的淋滤层，

ο富含碱的LUVISOLS，具有独特的黏土积累层，和

οUMBRISOLS，具有富含有机质的厚、深色、酸性的表面层。

·集合#10拥有多年冻土地区的土壤，并且包含在一个参考土壤组：CRYOSOLS中。

在欧盟委员会2010年6月10日的决定中，“on guidelines for the cal culationof land carbon stocks for the purpose of Annex V to Directive 2009/28/EC”(http://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/？uri＝uriserv％3AO J.L_ .2010.151.01.0019.01.ENG)将30个参考土壤组进一步分为6类主要的土壤类型，包括砂质土壤(砂性土)、湿地土壤(潜育土)、火山土壤(火山灰土)、灰化土壤(灰化土)、低活性黏土(低阳离子交换能力或CEC)和高活性黏土(具有高CEC)。

秸秆被定义为以下的所有地上植物部分(除了谷物)：通过收获和联合收割的过程并随后从谷物中分离而收集，然后沉积回田地。

残茬定义为在田地中残留的收割后残留物，包括联合收割机切割点以下的材料，以及未被收集进行随后的谷物脱粒和风选操作的那部分。在低耕或免耕的土壤管理范式中，在进行后续作物播种时，大部分或全部残茬留在田地中。这就需要专门的播种设备，所述设备可以为土壤开辟一条通畅的途径，使良好的种子在残茬中间与土壤接触。对于残茬可能特别密集的情况，这一点特别的重要，例如在前序玉米作物的残茬中。

品种是指植物分类命名，其中品种排在种和亚种之下，而法律定义的术语“品种”是指受《植物新品种保护国际公约》概述的条款保护的商业植物品种，《植物新品种保护国际公约》是由UPOV管理的国际条约。术语“品种”(根据UPOV)描述了一种由植物育种者开发的新的、物理上独特的、统一且稳定的植物品种。只要符合上述四个标准，后者定义赋予了条约的签署国中对于育种者的合法“品种”的一些保护和所有权的权利。

具体实施方式

由于农艺学实践和土地利用变化产生的碳排放贡献了生物燃料途径的全部碳强度。本发明描述了将埃塞俄比亚芥用作专用的生物燃料原料作物，并描述了栽培中使用的相关气候区域和轮作作物，以及相关的农艺学实践，以尽可能在其长高期间降低碳排放，甚至达到在栽培和收割期间的净碳通量有利于大气中CO₂水平净减少(即负碳强度)的程度。

本发明描述了埃塞俄比亚芥的生产，所述埃塞俄比亚芥作物的栽培可提供低碳强度生物燃料生产原料的功用，这一点在以前没有被证明。由于其独特的生长习性以及抗霜冻、抗干旱和抗热的能力，埃塞俄比亚芥提供了这些以前未知的优势。在本发明以及本文的实施例和说明书中，在许多生产实践的许多种植方案中，作为轮作的选择，埃塞俄比亚芥的实用性已被证明是起作用的。本发明提供了一些在最佳条件下，可以实现生产原料油和粗粉的净负总碳强度的实例，这可以抵消生物燃料制造和分配过程中产生的碳强度，并导致每年每公顷大量的碳返回土壤中。

埃塞俄比亚芥在油籽十字花科植物中具有独特的生长习性，相比其它芸苔属油籽品种，产生的成熟植物分枝更多(Gesch等，2015)。比较目前商业化的甘蓝型油菜和埃塞俄比亚芥品种的生物量，发现埃塞俄比亚芥品种的地上生物量积累是高级的商业化甘蓝型油菜品种单位面积的1.8至2倍。就埃塞俄比亚芥而言，谷物的产量接近最高级的canola型甘蓝型油菜品种，但地上生物量的产生几乎是其两倍(Gesch等，2015)。

埃塞俄比亚芥的深而广泛的根系可以延伸到土壤表层以下60-90cm，其中根部质量的50％以上位于顶部30cm(例如参见Seepaul等，2016)。根系可以穿透压实的土壤层，在此过程中改善土壤结构。所述根系可以吸收通常浸入地下水位的矿物和养分，并使那些养分可用于轮作的后序作物。根部也占植物总生物量的很大一部分—以成熟度测量占植物地上生物量的20-25％(Gan等，2009a)—并占了额外的碳库，所述碳库在收割后返回土壤。根部不仅构成碳库，还用作导管，含碳分子也可以在根—土壤界面分泌进入到环境中。活的根组织释放的碳，也称为根际沉积，其发生在植物的生长和成熟过程中，包括三种将碳沉积到周围土壤中的来源：源于脱落的根边缘细胞的碳、源于分泌粘液的碳和根细胞“渗出的”小分子碳，后者代表了根际沉积碳的重要来源(Nguyen，2003)。据估算，单个生长季内，甘蓝型油菜的根茎沉积碳将近350kg/ha(Gan等，2009b)。

据估算，埃塞俄比亚芥的碳含量占其生物量干重的45％至47％(Gasol等，2007、Duca等，2015)，并因此构成了生长季地上和地下积累的大量碳库。成熟时，通常通过联合收割carinata谷物，将其切割并收集地上植物材料，所述植物材料由茎和分枝组成，并在其中发现了豆荚。将种子荚脱粒，收集谷物，同时将所有剩余的材料，包括现在已空的豆荚、茎秆、分枝和茎(统称为植物秸秆)返回至田地，所述剩余的材料与剩余的植物残茬在一起，现可以通过土壤传播的细菌、真菌和霉菌分解残余物潜在地提供土壤碳水平。

如果人们审查作物基生物燃料的生产途径，降低碳强度的最大范围在于原料的生产，尤其是在作物生产阶段。鉴于农作物在其生命时间内吸收的CO₂多于其释放的，应该有可能对栽培方法进行一些改进，以在途径的这一阶段引入负碳强度，这会具有降低途径的总体碳强度的影响。

在作物的栽培、收割、储存、运输和加工过程中，有很大空间减少CO₂和GHG的释放。例如，减少投入物，特别是无机氮肥的投入，可对碳基排放产生巨大影响，既减少了化肥制造相关的排放，也减少了土壤中的氮，如果氮含量超过作物的需求，氮可作为氧化二氮释放到大气中，而氧化二氮是一种效力为CO₂ 265倍以上的GHG。尽管氮是大多数一年生作物的必需养分，氮可以根据作物的已知需求和确定的土壤中预先存在的氮水平来微调氮的施用。此外，已知的将土壤中的大气氮固定的豆类一年生作物，可以用于与其它非固氮作物轮作，以减少后者对添加氮肥的需求。

间接土地利用变化(ILUC)也可以引起GHG排放。ILUC是土地需求增加，以适应新能源和原料作物的栽培，导致粮食作物的栽培被替换的结果。为了继续满足对被替换的粮食作物的需求，需要找到新的土地来代替现在用于原料生产的土地。这可能涉及森林或草原的清除，导致在此过程中释放了大量先前稳定的、封存的CO₂和其它GHG。那些可以在未充分使用的边缘耕地成功种植的作物、作为覆盖作物或代替休耕的轮作作物在作为能量或原料作物在降低ILUC潜力方面将具有很大的优势。

轮作是一种减少GHG排放的重要手段，其通过提高现有土地利用的效率并减少新农业用地的需求，减少由ILUC引起的GHG排放。作物轮作也利用互补作物物种之间的有益关系来提高作物产量和生产力。例如，与在前作物不同物种的后续作物可以阻止疾病的长期建立或持续，所述疾病对于在前作物来说是特异性的和/或特有的(即后续作物作为打破作物)。后续作物也可以替代休耕周期并提供覆盖作物的优势—即防止土壤侵蚀，有助于保存水分并使必需矿物质和养分进行循环，以及改善土壤结构。一些作物，例如豆类物种，可以将土壤中的大气氮固定，并减少后续作物对外部添加氮肥的需求。

例如芸苔属物种的作物可以将具有抗微生物特性(即芥子油苷(glucosinolate))的化合物深入土壤中，这可以使后续作物免受植物病原体的侵害。芥子油苷是由十字花科植物合成的一类独特的含硫化合物，芥子油苷及其分解代谢物具有有效的抗霉菌和抗微生物活性。芥子油苷在许多植物的区室中合成，包括根部以及芥子油苷和其分解代谢物在根部分泌物中的释放。当与谷类作物一同被用于轮作时，所述合成被认为有助于为芸苔属油籽作物提供有效的疾病防治能力。因此，轮作种植作物的产量通常可以超过单作的作物，并且采用覆盖作物代替冬季休耕的轮作相比依靠休耕，更具有生产力和可持续性。例如，在有关澳大利亚、欧洲和北美小麦栽培的调查数据中，Angus及同事(Angus等，2011、Angus等，2015)指出，相比在小麦后栽培小麦，在甘蓝型油菜或芥菜型油菜后栽培小麦会一直使后续的小麦作物产量提高。本领域技术人员应当理解，这些仅是示例性的，并不意味着限制本发明的范围。

一方面，本发明提供了一种生产用于制备低碳强度生物燃料的原料的方法。特别地，本发明描述了用于农业实践包括土地管理实践的方法，以提供生产低碳强度生物燃料的原料，所述低碳强度生物燃料是轮作栽培埃塞俄比亚芥油籽作物的结果。偶然地发现，当根据各种给定的CI和GHG评估方案评估与其栽培相关的CI和GHG排放时，所述轮作顺序(涵盖了不种植普通经济作物的时期)具有明显的优势。

例如，在热带和温带气候的冬季栽培埃塞俄比亚芥产生了意外的结果，埃塞俄比亚芥谷物具有良好的经济产量。此外，在旱地休耕地栽培埃塞俄比亚芥产生了成功收割埃塞俄比亚芥谷物的意外结果，所述谷物提供了适用于制造高级低碳强度生物燃料的原料，例如加氢处理的植物油(HVO)，用于生产可再生柴油和喷气燃料。

本发明还提供了农业方法，其包括轮作策略和土地管理实践，以减少化石燃料的投入并在栽培过程中最大限度地捕获大气中的碳，以生产埃塞俄比亚芥种子，所述种子用于生产可用于生产低碳强度生物燃料和其它产品的原料。这些生产实践和轮作策略以前没有被描述过，所得收成的低碳强度和低GHG概况既不明显也不可预测。

本文所述的埃塞俄比亚芥品种的独特特征，结合特定的土地管理实践、轮作季节时间和以及所述轮作的在前作物，使得能够生产产生低碳强度生物燃料和其它可再生产品的原料。

使用埃塞俄比亚芥油籽生产低碳强度生物燃料生产的原料，在采油之后，还提供作为副产物的植物基粗粉或蛋白源。值得注意的是，与谷物中油的成分相关的同样的GHG节省也与采油的粗粉或副产物有关。因此，本发明提供了一种新型的富含低GHG蛋白的饲料添加剂，这是一种在牲畜生产中更具环保意识的实用性产品。因此，本发明描述了用作动物饲料添加剂的低GHG粗粉产品。

在本发明一些实施方案中，作为冬季覆盖作物，与夏季作物例如豆类、棉花、花生、或芝麻进行轮作的埃塞俄比亚芥在热带和暖温带气候下生长，在所述热带和暖温带气候中，通常的实践是在冬季休耕(Seepaul等，2015)。这是芸苔属油籽在11月上旬至下旬种植时，在地理地区提供一致的产量的第一个实例，并且由于定苗的carinata在严酷的霜冻后存活并恢复原状的独特能力而成为可能，而其它芸苔属油籽例如canola则无法充分恢复原状(Seepaul等，2015)。油籽例如大豆很容易霜冻致死(Hume和Jackson，1981)，因此其在这种环境下不可能被认为是冬季覆盖物。在这种环境下，将埃塞俄比亚芥用作覆盖作物的益处包括能够保持冬季土壤水分和养分，减轻氮、磷酸盐和其它养分向当地水道的浸入，并提供增加土壤有机碳的手段(Newman等，2010(修订))。这为该地区引入了一种不曾存在的、新的可行的冬季油籽种植新选择，在改善的土壤环境和增加的水分上为定苗carinata收割后种植的作物提供了益处，并为后续作物的产量提高提供了条件。从可持续性的角度来看，作为冬季覆盖物的埃塞俄比亚芥的种植不一定会代替粮食作物的生产；由于所述土地以前是农业用地，因此不会有直接土地利用变化的后果产生。

在本发明其它的实施方案中，作为与夏季和冬季谷类作物(例如冬季和夏季小麦)轮作的一部分，埃塞俄比亚芥可作为夏季作物在半干旱地区生长。相似地，可以在夏季高温(七月平均温度为18-24℃)且总降雨量有限(每年200-500mm以下)的地区栽培埃塞俄比亚芥，与豆类作物(例如豌豆、小扁豆、花生和大豆)和谷类作物(例如玉米、小麦、大麦、黑麦、燕麦或斯佩耳特小麦)组合进行多年轮作。在南半球，作物可在深秋或初冬播种到湿润的土壤中。在降雨量较高的地区，作物可直到早春再播种。

长期以来，种植芸苔属作物与谷类作物例如小麦进行轮作被证明是有益的，由于小麦的生长季较短并对极端气候具有耐受性，因此小麦是一种适于在半干旱地区生产的重要粮食作物。一直以来，由于对改善土壤结构和水分保存的影响，以及打破影响谷物性能的疾病周期的能力，与油籽以及饲草芸苔属轮作被证明对随后的谷类作物产量产生有益效果(Angus等，2011)。打破谷物疾病周期的能力源于芸苔属对许多谷物疾病缺乏易感性，但也可能源于其通过根部分泌物和残留物的生物熏蒸活性，主动阻止土壤病原体的持久性的能力(Kirkegaard和Sarwar，1998)。埃塞俄比亚芥也适用于保护或免耕范式，可以额外保存土壤水分，并减少扰动土壤层中稳定沉积的有机碳的释放。再次在半干旱的环境中，本发明的实践将使得来自非粮食作物的生物燃料原料可以持续生产，或者作为轮作的一部分其进行栽培以代替休耕或在边缘土地上实施。在这两种情况下，由于在这种环境下栽培carinata，直接或间接土地利用变化会很小。将大气中的CO₂封存为土壤有机碳将进一步减少GHG生命周期排放，并具有为轮作粮食作物产量的提高提供条件的额外益处。

在本发明其它的实施方案中，埃塞俄比亚芥也可作为春季播种、秋季收割作物在北方温带地区种植，并作为与夏季和冬季谷类作物进行轮作的一部分，其中埃塞俄比亚芥代替了在前序冬季谷类作物收割之后的夏季休耕，并在其收割后进行冬季谷物的播种。适用的谷类作物包括小麦、大麦、黑麦或燕麦。除了因代替休耕而获得的益处外，由提高的总产量和减少的直接和间接土地利用变化产生的额外益处意味着，用二代(非燃料)油籽基原料，例如carinata油生产的生物燃料可以符合欧盟关于支持二代原料的指导，通过重计数得出其强制体积。埃塞俄比亚芥对早霜的耐受性更高，并且在开花和结实过程中能够更好地应对较高的热量和较低的水分，并且具有抗倒伏的能力，使得其可以更好地耐受季节早期和晚期的极端天气(Seepaul等，2015)，对于半干旱地区的生产者来说，这是更可靠的油籽作物的选择。

类似地，可以在夏季高温(七月平均温度为18-24℃)且总降雨量有限(每年200-500mm以下)的地区栽培埃塞俄比亚芥，与豆类作物(例如豌豆、小扁豆、花生和大豆)和谷类作物(例如玉米、小麦、大麦、黑麦、燕麦或斯佩耳特小麦)组合进行多年轮作。在南半球，作物可在深秋或初冬播种到湿润的土壤中。在降雨量较高的地区，作物可到早春再播种。

因此埃塞俄比亚芥可以在多种气候条件下，与各种夏季或冬季谷类、豆类或其他作物轮作栽培，以生产油籽，所述油籽用于产生制备生物燃料的油原料以及用于牲畜饲料的粗粉。谷物产生的原料几乎构成了种子的全部质量，几乎没有废物产生。谷物收割后留下的大量植物残余物返回田地，并在很大程度上增加了土壤有机碳，并减少了以CO₂形式释放到大气中的碳的量。增加土壤中的碳含量改善了土壤结构，保持水分并改善养分平衡，这改善了后续作物的生长条件。此外，在与其它作物轮作时，carinata可以提供疾病中断，这有利于后序作物的产量。埃塞俄比亚芥也可以直接在前序作物的残茬中播种。这种实践已知为保护耕作或免耕型农业，在半干旱地区保存土壤水分，保护土壤结构，并减少耕作设备运行过程中因使用燃料而产生的GHG。总之，carinata的栽培在许多生产方案和地理区域中为生物燃料的生产提供了原料，同时提供了可测量的GHG排放(通过各种GHG审计模型测量)的减少。

基于其油籽的产量，埃塞俄比亚芥不仅为生产化石燃料的潜在替代物提供了原料，而且通过提高生物量的产量，还可以提供一种有效的机制来捕获碳并将其返回土壤。土壤也构成了封存碳和减少向大气中排放的潜在的库。在所有的碳环境库中，土壤库的大小仅次于海洋库，并且预计包含2.3GT以上的有机碳(Jobbagy和Jackson,2000)，是植物生物量中碳总积累量的4倍以上。此外，由于例如集约型农业、砍伐森林、侵蚀等因素，相对其最大含量，土壤的实际碳储量是相对枯竭的。据估算，土壤中碳封存的增量可以超过50至100GT(Lal 2008a,Lal 2008b)。

在本发明一方面，在有或没有中间休耕的情况下，将埃塞俄比亚芥种植在收割作物的残茬中，这样，在前作物本身并不是埃塞俄比亚芥，而是播种carinata前最后一批被收割的作物。

在一个实施方案中，在前作物是豆类作物，其可以包括以下的一年生作物：豆、豌豆、小扁豆、大豆、花生或苜蓿。由于豆科作物具有固定大气中的氮，增加土壤中氮含量的能力，因此其可用于轮作作物的选择。油籽作物例如埃塞俄比亚芥需要大量的氮才能获得最大产量。轮作中，作为在豆科作物之后的作物，埃塞俄比亚芥可以利用土壤中积累的氮，从而减少了对含氮肥料的需求。众所周知，使用例如Haber法的方法生产氨基肥料会导致CO₂的显著排放，CO₂是所述反应的主要共产物。此外，减少外部添加的无机氮肥也可以减少由土源性细菌和土壤微生物区系活动产生的土壤中氧化二氮的排放。氧化二氮是一种有效的温室气体，一克氧化二氮相当于265克CO₂，氧化二氮也大大促进了植物基生物燃料途径的总体碳强度。轮作中，在豆科作物之后的carinata的最后一个益处，豆科作物收割之后剩余残留物，其稠度不会影响carinata种子与土壤的良好接触，从而使carinata作物更好地出苗和定苗，并可以使用免耕或减耕农业并从中获益。

为了减少由于施用过量的无机氮肥而产生的GHG，在本发明一个实施方案中，所述土地管理实践包括相比埃塞俄比亚芥在生长环境下的氮肥推荐用量，减少无机氮肥的使用。在一些实施方案中，所述土地管理实践包括将无机氮肥的使用减少至埃塞俄比亚芥在生长环境下氮肥推荐用量的约40％至约100％。在一些实施方案中，所述土地管理实践包括将无机氮肥的使用减少至埃塞俄比亚芥在生长环境下氮肥推荐用量的约40％至约90％。在其它的实施方案中，所述土地管理实践包括将无机氮肥的使用减少至埃塞俄比亚芥在生长环境下氮肥推荐用量的约50％至约70％。例如当发现在种植埃塞俄比亚芥前土壤氮水平高时，例如在收割豆类作物后，或在收割已经施用大量氮肥的第一作物之后种植埃塞俄比亚芥时，这种减少使用无机氮肥的做法将是有益的。

在本发明一个实施方案中，在被归类为热带湿润气候的地区，在有或没有中间休耕的情况下，将埃塞俄比亚芥种植在收割作物的残茬中。根据Directive 2009/28/EC制定的指南，热带湿润气候使得在所有的月份都可以没有霜冻，海洋区的温度18℃以上，并且主要是潮湿的，在冬季有3-5个月的时间更加干燥。在一些实施方案中，在秋季或冬季种植埃塞俄比亚芥，以在春季或夏季收割。在其它的实施方案中，在春季或夏季种植埃塞俄比亚芥以在秋季或冬季收割。在一些实施方案中，针对一种或多种性状而选择的区域适应性品种，从中选择埃塞俄比亚芥品种，所述性状选自单位种植面积的高油产量、更短的成熟时间、增强的抗霜冻性、增强的抗病能力或抗豆荚压榨能力。

在本发明另一实施方案中，在被归为暖温带湿润特征气候的地区，在有或没有中间休耕的情况下，将埃塞俄比亚芥植在收割作物的残茬中，根据Directive 2009/28/EC的定义，暖温带湿润特征气候全年中等至高湿度，没有突出的干燥季节并且温度10℃或更高的时间为8个月以上。在一些实施方案中，在秋季或冬季种植埃塞俄比亚芥以在春季或夏季收割。在其它的实施方案中，在春季或夏季种植埃塞俄比亚芥以在秋季或冬季收割。在一些实施方案中，针对一种或多种性状而选择的区域适应性品种，从中选择埃塞俄比亚芥品种，所述性状选自单位种植面积的高油产量、更短的成熟时间、抗干旱能力、增强的抗病能力或抗豆荚压榨能力。

轮作方案：本发明可以在许多不同的气候区域中进行，其中，当埃塞俄比亚芥与第一作物轮作种植时，埃塞俄比亚芥种植在收割的第一作物的残茬中。种植或收割埃塞俄比亚芥的季节可因每个地区的地理区域和作物轮作实践而变化。如上所述，由于苔属油籽作物不易感染也不能充当宿主，因此可以在影响谷类作物的疾病周期中暂时性和物理性地中断疾病，使得那些疾病不能持续存在，所以包括谷类作物和芸苔属油籽植物，例如埃塞俄比亚芥的轮作可以有益于谷物的产量和质量。埃塞俄比亚芥的根部和收割残留物所包含的有毒物质例如芥子油苷也可以主动地阻止病原性生物在土壤中的传播。

·方案A：在本发明一个实施方案中，在有或没有中间休耕的情况下，在被归类为热带湿润气候的地区，将埃塞俄比亚芥种植在收割作物的残茬中，在秋季或冬季种植埃塞俄比亚芥以在春季或初夏收割。在一些实施方案中，所述收割作物例如豆类作物包括，但不限于，豆、豌豆、花生、小扁豆和大豆。在其它的实施方案中，所述收割作物是谷类作物，其包括，但不限于，小麦、大麦、黑麦、燕麦或玉米。在其它的实施方案中所述收割作物是棉花或芝麻。

·方案B：在本发明一个实施方案中，在有或没有中间休耕的情况下，在被归类为热带湿润气候的地区，将埃塞俄比亚芥种植在收割作物的残茬中，在春季种植埃塞俄比亚芥以在夏季或秋季收割。在一些实施方案中，所述收割作物例如豆类作物包括，但不限于，豌豆、小扁豆和大豆。在其它的实施方案中，所述收割作物是谷类作物，其包括，但不限于，小麦、大麦、黑麦、燕麦或玉米。

·方案C：在本发明一个实施方案中，在有或没有中间休耕的情况下，在被归类为暖温带湿润气候的地区，将埃塞俄比亚芥种植在收割作物的残茬中，在秋季或冬季种植埃塞俄比亚芥以在春季或夏季收割。在一些实施方案中，所述收割作物例如豆类作物包括，但不限于，豌豆、小扁豆和大豆。

·方案D：在本发明一个实施方案中，在有或没有中间休耕的情况下，在被归类为暖温带湿润气候的地区，将埃塞俄比亚芥种植在收割作物的残茬中，在春季或夏季种植埃塞俄比亚芥以在秋季收割。在一些实施方案中，所述收割作物是谷类作物，其包括但不限于，小麦、大麦、黑麦、燕麦或玉米。

·方案E：在本发明一个实施方案中，在有或没有中间休耕的情况下，在被归类为暖温带干燥气候的地区，将埃塞俄比亚芥种植在收割的谷类作物的残茬中，在秋季或冬季种植埃塞俄比亚芥以在春季或夏季收割。在一些实施方案中，所述收割的谷类作物是玉米。在其它的实施方案中，所述收割的谷类作物是小麦。

·方案F：在本发明一个实施方案中，在有或没有中间休耕的情况下，在被归类为寒温带干燥气候的地区，将埃塞俄比亚芥种植在收割的谷类作物的残茬中，在春季种植埃塞俄比亚芥以在夏季或秋季收割。在一些实施方案中，所述收割的谷类作物是玉米。在其它的实施方案中，所述收割的谷类作物是小麦。

·方案G：在本发明一个实施方案中，在有或没有中间休耕的情况下，在被归类为寒温带湿润气候的地区，将埃塞俄比亚芥种植在收割的谷类作物的残茬中，在春季种植埃塞俄比亚芥以在秋季收割。在一些实施方案中，所述收割的谷类作物是玉米。在其它的实施方案中，所述收割的谷类作物是小麦。

·方案H：在本发明一个实施方案中，在有或没有中间休耕的情况下，在被归类为热带干燥气候的地区，将埃塞俄比亚芥种植在收割的谷类作物的残茬中，在秋季或冬季种植埃塞俄比亚芥以在春季或夏季收割。在一些实施方案中，所述收割的谷类作物是玉米。在其它的实施方案中，所述收割的谷类作物是小麦。

在上述任意实施方案和作物轮作方案中，可在播种前对田地进行减(中等)耕、低耕或免耕。如本领域的技术人员所熟知，在采用免耕或低耕管理实践的情况下，将carinata播种到残茬中，特别是谷类作物的残茬中，将需要使用播种实践和机械设备，其设计以确保在所述残茬中，所述种子和土壤表面以适当的深度保持一致的接触。本领域的技术人员还意识到，雪可以进一步压实土壤，如前所述，当低耕或免耕土地管理实践无法清除沉重的谷物残茬或松动压实的表土时，则必需适当地注意使用合适的方法和机械设备播种carinata，以确保在适当的土壤深度下种子与土壤的接触保持一致。

在上述任意实施方案和作物轮作方案中，使用播种机或类似的装备进行埃塞俄比亚芥的播种，深度设定为0.50cm、0.63cm、1.25cm、1.9cm、2.5cm、3.75cm、或5cm，或者其两者之间的任意深度，播种率为3.0kg种子/ha、4.0kg种子/ha、5.0kg种子/ha、5.6kg种子/ha、6.7kg种子/ha、7.8kg种子/ha、9.0kg种子/ha、10.1kg种子/ha、11.2kg种子/ha，或者其两者之间的任意比率。行间隔可以设置为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm，或者其两者之间的任意距离。如本领域技术人员所知，如前所述，当低耕或免耕土地管理实践无法清除沉重的谷物残茬或松动压实的表土时，则必需适当地注意使用合适的方法和机械设备播种carinata，以确保在适当的土壤深度下种子与土壤的接触保持一致。

在上述任意实施方案和作物轮作方案中，无机(矿物)肥料可以通过追肥、侧施肥料、撒播或叶面施肥而施用。在一些实施方式中，所述无机(矿物)肥料包含无机氮(N)肥、磷肥、钾肥和硫肥中的一种或更多种。在本发明一些实施方案中：无机氮(N)肥的施肥率为30kg/ha、45kg/ha、56kg/ha、67kg/ha、78kg/ha、90kg/ha、101kg/ha、112kg/ha、123kg/ha、135kg/ha、150kg/ha、165kg/ha，或者其两者之间的任意比率；磷(P)肥的添加率为22、34、45或56kg当量的P₂O₅每公顷，或者其两者之间的任意比率；钾(K)的添加率为30、45、56、67、78、90、101当量的K₂O每公顷，或者其两者之间的任意比率；且硫(S)肥的添加率为11kg/ha、17kg/ha、22kg/ha、28kg/ha、34kg/ha、40kg/ha，或其两者之间的任意比率。在一些实施方案中，所述无机N肥和所述S肥以分散计量施用，一半在种植时施用，另一半在开花前施用，而在种植时一次性施用P和K肥。在无机N肥和S肥以分散计量施用的肥沃土壤中，在种植时添加四分之一至三分之一的N肥和三分之一至一半的S肥，剩余的肥料在抽薹时添加，而P和K肥在种植时一次性加入。在深层砂质土壤中，所述肥料可以分三剂施用：在种植时或第一次植物出苗时，添加三分之一的无机N肥、一半的S肥、一半的K肥和全部的P肥；在抽薹时添加三分之一的无机N肥和剩余的S和K肥；最后，在开花初期，添加剩余的N。

在上述任意实施方案和作物轮作方案中，粪肥和/或有机肥料可用于提供carinata栽培过程中所需的部分或全部氮肥。粪肥可以使用粪肥撒播机、散块机(lumpspreader)、罐车(tank wagon)或本领域技术人员已知的其它合适的设备，通过撒播、环志(banding)、嵌入或其它本领域技术人员已知的方法施用。所述粪肥可以是家禽粪、牛粪、猪粪或其它富含氮和其它养分的农业废物材料中的一种或多种。如本领域技术人员所知晓，施用到田地中的粪肥的量将取决于粪肥的组成，特别是氮含量。粪肥典型的使用密度为0.5-10吨/ha，或者其两种之间的任意施用率。例如可以约0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9或10吨/ha的比率施用粪肥。当以这样的比率施用粪肥时，粪肥可以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约20％至100％，或者两者之间的任意百分比。例如粪肥可以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。在一些实施方案中，粪肥可以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约30％-90％，或者两者之间的任意百分比。在其它的实施方案中，粪肥可以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约40％-80％，或者两者之间的任意百分比。在其它的实施方案中，粪肥可以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约50％-75％，或者两者之间的任意百分比。

根据保守估算，到2022年，美国半干旱地区的carinata产品的产量为每公顷2090kg谷物(假设油含量为43％w/w，相当于每公顷899kg油)，养分投入为45-90kg/ha的无机N肥，17-34kg/ha的P肥，0-11kg/ha的K肥，3.1kg/ha的农药和32.7L/ha的柴油，并假设与压榨、油储存和运输、生物燃料的制造和生物燃料的分布相关的GHG排放大致相当于与大豆和亚麻芥相关的GHG排放，EPA估算的假设的carinata途径生产生物量生物柴油或高级燃料例如HVO的GHG总排放减少会使生产者可以获得4类或5类RIN信用额(EPA–HQ–OAR–2015–0093–；FRL–9926–80–OAR；评论分析用于生物燃料生产的埃塞俄比亚芥油的生产和运输产生的温室气体排放的机会的通知。联邦登记，80卷，79号，2015年4月24日星期五，第22996页-23003页；https://www.gpo.gov/fdsys/pkg/FR-2015-04-24/pdf/2015-09618.pdf)。因此，本发明一方面，carinata代表非粮食、油籽作物，其可以在半干旱的环境中栽培，以提供最佳的生物燃料原料，并显著地减少GHG排放，同时改善土壤质量，从而提高后序粮食作物的产量。

在上述任意的实施方案或作物轮作方案下生长时，埃塞俄比亚芥每年会将每公顷约0.5至约5吨，或其两者之间的任意量的CO₂封存进入土壤。例如，在上述任意的实施方案或作物轮作方案下，埃塞俄比亚芥的生长每年每公顷会封存0.5、1.0.、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5或5.0吨，或其两者之间任意量的CO₂进入土壤。

在上述任意的实施方案或作物轮作的方案下，由埃塞俄比亚芥收获的埃塞俄比亚芥谷物产生的原料可被用于生产低碳强度(低CI)生物燃料，例如生物柴油或喷气燃料，所述埃塞俄比亚芥谷物收割自埃塞俄比亚芥。在一些实施方案中，相对于由化石燃料原料所生产的相应常规燃料的碳强度值，低CI生物燃料产生的碳强度值降低至少20、40、60、80、100、120、140、160、180、200g或更多CO_2eq/MJ能量。在其它的实施方案中，相对于由化石燃料原料所生产的相应燃料的碳强度值，低碳强度生物燃料产生的碳强度值降低约50至200gCO_2eq/MJ能量，或其两者之间任意的量。在其它的实施方案中，相对于由化石燃料原料所生产的相应燃料的碳强度值，低碳强度生物燃料产生的碳强度值降低约75至约200g CO_2eq/MJ能量，或其两者之间任意的量。在其它的实施方案中，相对于由化石燃料原料所生产的相应燃料的碳强度值，低碳强度生物燃料产生的碳强度值降低100-200g CO_2eq/MJ能量，或其两者之间任意的量。

类似地，当用于绿色(可再生)柴油的生产，以及从化石燃料原料提炼和生产常规柴油期间测量相对GHG的产生时，在上述任意的实施方案或作物轮作的方案下，埃塞俄比亚芥的生长会降低约60-400％，或其两者之间任意百分比的GHG生平周期排放。例如，当用于绿色(可再生)柴油的生产，以及从化石燃料原料提炼和生产常规柴油期间测量相对GHG的产生时，在上述任意的实施方案或作物轮作的方案下，埃塞俄比亚芥的生长会降低约60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、125％、150％、175％、200％、225％、250％、275％、300％、325％、350％、375％或400％的GHG生命周期排放。在一些实施方案或作物轮作方案中，当用于绿色(可再生)柴油的生产，以及从化石燃料原料提炼和生产常规柴油期间测量相对GHG的产生时，埃塞俄比亚芥的生长会降低约75-300％，或其两者之间任意百分比的GHG生命周期排放。在一些实施方案或作物轮作方案中，当用于绿色(可再生)柴油的生产，以及从化石燃料原料提炼和生产常规柴油期间测量相对GHG的产生时，埃塞俄比亚芥的生长会降低约90-250％或两者之间任意的百分比的GHG生命周期排放。

实施例

实施例1：在花生之后埃塞俄比亚芥顺序地作为冬季覆盖物轮作的生长。

该实施例说明了以埃塞俄比亚芥为覆盖作物在热带湿润气候区域栽培，用于生产制备低碳强度生物燃料的原料和用于牲畜饲料的富含蛋白质的粗粉。作为该地区栽培的一个实施例，以埃塞俄比亚芥为冬季覆盖作物，代替休耕，在2015-2016年的冬季，并在美国东南部(北佛罗里达州)的两个农场中依次进行栽培。农场1位于佛罗里达州Jay附近，并且农场2位于佛罗里达州Altha附近。在两个农场中栽培的前序作物是豆类作物物种的花生。

表5总结了在每个农场中如何进行carinata作物的栽培。这两个农场位于佛罗里达州北部，所述地区被归类为如上所述和表2中的热带湿润地区。佛罗里达州北部区域(两个农场位于此处)的土壤已被归类为低活性强酸土，属于上述定义的土壤分类中的集合#6。

使用免耕管理方法为田地的播种做好准备。使用埃塞俄比亚芥AAC-A120进行播种，播种密度和播种深度应在Agrisoma 2015种植者指南针对该地区建议的最佳范围内(https://agrisoma.com/ckfinder/userfiles/files/2017_18_SE_Handbook.pdf)。两个农场中使用的投入物(表5中列出)也都在种植者手册提供的建议范围内。为了最准确地评估与carinata栽培相关的GHG总排放，农场管理者记录了carinata作物的栽培和收割过程中使用的所有农场机械设备的燃料消耗(表5中列出)。所有的灌溉都是通过自然降水实现的，因此不需要或不使用补充灌溉。在成熟时，所述种子是通过联合收割机直接切割而收获的，除了收集的谷物外，几乎所有的植物材料都被返回至田地。表5列出了两个农场收割的carinata谷物的净产量和每公顷产量(水分含量为10％)。

表5：Carinata栽培细节(农场1和农场2)

实施例2：在谷类作物(玉米)之后埃塞俄比亚芥顺序地作为冬季覆盖物在热带湿润气候的生长(佛罗里达州/美国东南部)。

该实施例说明了以埃塞俄比亚芥作为覆盖作物在热带湿润气候区域栽培，用于生产制备生物燃料的原料和用于牲畜饲料的富含蛋白质的粗粉。以埃塞俄比亚芥为冬季覆盖作物，代替冬季休耕，在2015-2016年的冬季，并在美国东南部(北佛罗里达州)的农场中依次进行栽培。栽培的前序作物是玉米(谷类作物物种的实例)，与以往的实践不同，在前的玉米作物的收割残留物不通过耕作进行并入。表6总结了在上述和表2所述的热带湿润气候区域中，栽培carinata的细节。佛罗里达州北部的所述区域的土壤是砂性土型(请参见上述定义土壤分类的集合SET#3)。

表6：Carinata栽培细节

在上述环境中，在十一月中下旬，将埃塞俄比亚芥播种到前序玉米作物的残茬中，通常深度为1.2-2.5cm。目前，两种近交开放授粉的carinata品种Resonance AAC-A120(目前受加拿大植物育种者权利临时保护，申请号15-8718)或Avanza 641(WO 2017/181276A)推荐在这种生长环境中使用，后一种品种的选择基于区域适应性高产量、低芥子油苷含量和增强的抗霜冻性。将播种率调整为4kg/ha，以达到每平方米80-180株植物的最佳密度。所使用的投入物如表6所述，并且包括建议量的无机氮、钾和磷基肥料。砂性土土壤为中等酸性，需要添加白云石石灰(CaO)。无机氮肥的施用率为141.1kg/ha，虽然比通常推荐的carinata高，但仍适用于湿润热带环境的砂质土壤，其中在氮可以从根部区域浸出的地方，氮往往会从根部区域浸出。

为了最准确地评估栽培过程中的GHG总排放，记录了所有在carinata作物栽培和收割期间使用的机动化农场的燃料消耗。所有的浇灌都是通过降水实现的，因此不需要或不使用补充灌溉。作为在短日照条件下生长的冬季覆盖作物，埃塞俄比亚芥需要略多于5个月的时间成熟，在其成熟时，通过联合收割机直接切割以收割carinata。收集谷物，除了收集的谷物外，几乎所有的植物材料都被返回至田地。表6列出了每公顷谷物的产量(水分含量为10％)和积累的燃料使用量。

实施例3：埃塞俄比亚芥在豆科作物(小扁豆)之后作为夏季覆盖物在寒温带干燥气候(NT)的生长。

该实施例说明了以carinata为夏季覆盖作物进行栽培，用于生产制备生物燃料的原料和用于牲畜饲料的富含蛋白质的粗粉。以埃塞俄比亚芥为夏季覆盖作物，在美国北线和加拿大草原南部的寒温带干燥气候区域中，将埃塞俄比亚芥种植在前序小扁豆作物的残茬中。表7总结了栽培的细节，所述栽培在上述和表2中被归类为寒温带干燥的气候的地区中进行。这样的区域的实例包括北线美国州以及加拿大西部的南部大草原。这些地区的土壤被归类为高活性黏土(Commission Decision of June 2010on guidelines for thecalculation of land carbon stocks for the purpose of Annex V toDirective2009/28/EC)。豆类植物小扁豆在这些地区是一种越来越重要的作物，其经常与谷类作物例如小麦和/或芸苔属油籽植物轮作生长。

在上述环境中，在四月中旬至五月初，通常土壤温度超过4-5℃的时候，将埃塞俄比亚芥播种到前序小扁豆作物的残茬中，通常深度为1.25-2.5cm。目前，两种近交开放授粉的carinata品种Resonance AAC-A120(受加拿大植物育种者权利的保护，申请日期为2015年4月9日，申请号15-8718)和3A22(2016年4月22日提交的申请号为62/326111的美国临时专利申请和2017年4月18日提交的申请号为PCT/CA2017/050474的PCT国际申请)推荐在这种生长环境中使用，后一种品种的选择基于区域适应性、高产量、低芥子油苷含量和较早的成熟。将播种率调整为可实现每平方米80-180株植物的密度，对应播种率为5-9kg/ha。投入物如表7所述，并包含建议量的无机氮、钾和磷基肥料。这些地区的土壤pH通常为7.0或更高，因此不需要施用白云石石灰。虽然无机氮的推荐剂量为90kg/ha，但由于小扁豆的根部固定大气氮的能力会提高土壤氮含量，因此可能减少为后序作物添加氮的量。因此，表7列出了两种栽培方案，两种方案仅添加的无机氮不同：一种(方案1)具有正常的推荐剂量，而另一种(方案2)的无机氮使用量减半以利用由在前小扁豆作物提供的氮。

表7：Carinata栽培细节

为了最准确地评估栽培过程中与栽培相关的GHG排放总量，记录了在栽培和收割carinata作物的各个阶段使用的所有农机具和机械设备，以及在操作过程中使用的柴油的量。为此，默认柴油的使用量为1000MJ/ha，这代表机动农机具的利用率较高。所有的浇灌都是通过自然降水实现的，并且不需要或不使用补充灌溉。作为夏季覆盖作物，埃塞俄比亚芥通常在4个月内成熟，在其成熟时，通过联合收割机直接切割以收割。收集谷物，并且除了收集的谷物外，几乎所有的植物材料都被返回至田地。表7列出了在两种氮利用的方案中，收割的carinata谷物的净产量和每公顷产量(水分含量为10％)。

实施例4：埃塞俄比亚芥在豆科作物(大豆)之后顺序地作为冬季覆盖物在暖温带湿润气候(乌拉圭)的生长。

该实施例说明了以埃塞俄比亚芥为冬季覆盖作物代替休耕顺序地栽培，用于生产制备生物燃料的原料和用于牲畜饲料的富含蛋白质的粗粉。以埃塞俄比亚芥为冬季覆盖作物，在乌拉圭的暖温带湿润气候，将埃塞俄比亚芥种植在前序大豆作物的残茬中。表8总结了2015年冬季，在上述以及表2中被归类为暖温带湿润气候的地区，进行所述栽培的细节。这种地区的实例包括乌拉圭的许多耕地。这些地区的土壤被归类为高活性黏土(Commission Decision of June 2010on guidelines for the calculation of landcarbon stocks for the purpose of Annex V to Directive 2009/28/EC；)。豆类物种小扁豆在这些地区是一种越来越重要的作物，其经常与谷类作物例如小麦和/或芸苔属油籽植物轮作生长。

表8：Carinata栽培细节

在5月中下旬，在乌拉圭的17个农场中，包括超过2400公顷，在前序大豆作物的残茬中，以1.25-2.5cm的深度，依次播种了carinata。两种近交开放授粉的carinata品种Resonance AAC-A120(目前受加拿大植物育种者权利临时保护，申请号15-8718)和Avanza641(美国植物品种专利申请准备中)推荐在这种生长环境中使用，后一种品种的选择基于区域适应性、高产量、低芥子油苷含量、抗霜冻性和较早成熟。表8列出了所有农场的平均播种率、平均投入水平和平均产量。调整播种率以实现最佳的植物密度，对应的平均播种率为7kg/ha。投入量如表8所述，并包含所有农场使用的无机氮、钾、磷和钙(石灰)基肥料的平均值。这些地区的土壤pH通常为中等酸性，pH低至5.7，因此为了降低土壤的酸性，施用白云石石灰。根据土壤氮分析的结果，整个季节平均使用了59.7kg/ha的氮。这低于建议的施用氮的水平(90kg/ha)，但反映先前存在的土壤氮水平，其可能是在前豆类作物的结果。表8还列出了所有农场中农药(包括农药、除草剂和杀真菌剂)使用的平均水平，由于这些产品的制备消耗能量，从而导致了GHG排放，BioGrace模型确定了这些产品贡献的CO₂当量排放水平，并将它们合并入栽培阶段的总排放。

如前所述，为了最准确地评估与carinata的栽培相关的GHG排放总量，记录了栽培和收割carinata作物使用的所有农机具和机械设备，以及在操作过程中使用的柴油的量。所有农场的柴油燃料平均消耗量为每公顷柴油277MJ的燃料。所有的浇灌都是通过降水实现的，并且不需要或不使用补充灌溉。作为在短日照条件下生长的冬季覆盖作物，埃塞俄比亚芥在5-6个月内成熟(比夏季栽培条件所需的时间长1-2个月)，在成熟时，通过联合收割机直接切割以收割carinata。收集谷物，除了收集的谷物外，几乎所有的植物材料都被返回至田地。表8列出了收割的carinata谷物的净产量和每公顷产量(水分含量为10％)

与在乌拉圭栽培的其它油籽作物相比，埃塞俄比亚芥既产生高产量，又产生高生物量。在一项2016于乌拉圭进行的研究中，在相同的条件下，将埃塞俄比亚芥品种Avanza641播种到三份样地中，并在当前几种开放授粉品种和杂交春季canola型商品化甘蓝型油菜品种的旁边播种。在栽培过程中检测样地的植物密度、角果密度、收割时的地上生物量、收割时的谷物产量和收割指数。所述数据总结在表9中。

表9：与杂交canola品种平行生长的埃塞俄比亚芥Avanza 641的谷物产量和生物量

计算重复样本的最小均方(LSM)，并使用Tukey的检测对均值进行比较，以确定在测试的品种之间是否观察到任何显著的差异(请参见表10)。每次测量的使用相同符号的LSM值没有显著差异。

表10：埃塞俄比亚芥Avanza 641相比canola杂交体的谷物产量和生物量积累

可以看出，在这些乌拉圭研究所采用的栽培条件下，埃塞俄比亚芥的产量明显很高，即使是最新的杂交春季canola品种。促成这种产量优势的是例如角果密度和植物密度的性状，埃塞俄比亚芥AVANZA 641这两个性状明显更高。之前的工作证明，春季种植的塞俄比亚芥品种产生的地上生物量高于美国北线的其它芸苔属油籽物种(Gesch等，2015)。本文提供的结果证明，选择用于短日照冬季栽培的埃塞俄比亚芥品种，产生相比其它商业化芸苔属油籽作物明显更高水平的地上生物量，同时保持了高产量的潜力。如果将大量生物量的产生与土地管理实践(例如将收割残余物返回至田地、保护性耕作、保持残茬)一同进行管理，则可以使植物养分和碳大量返回至土壤中(参见下文)。

实施例5：埃塞俄比亚芥在谷类作物(小麦)以之后顺序地作为冬季覆盖作物在新南威尔士生长。

该实施例说明了carinata作为覆盖作物在暖温带干燥和热带干燥气候区域(以澳大利亚东部新南威尔士的产麦区为代表)栽培，用于生产制备生物燃料的原料和用于牲畜饲料的富含蛋白质的粗粉。在此，为了利用冬季提供的水分增加，芸苔属油籽植物(主要是canola型品种)在秋季播种，经过长达5-7个月的生长季节，在冬季生长并在春季或初夏收割。以类似的方式，在冬季降水量相对高的亚地区的农场中，以埃塞俄比亚芥为冬季覆盖作物，将其依次栽培，代替冬季休耕。栽培的前序作物是小麦(谷类作物物种的实例)，与以往的做法相反，在前作物的收割残留物不通过耕作并入。表11总结了栽培carinata的细节，其在上述和表2所述的暖温带干燥气候区域栽培。该区域中大部分土壤被归类为Luvisol、Vertisol或Calcisol，在上述土壤分类定义中分别在集合#9、集合#3和集合#7中描述。

在上述的实施方案中，在4月中下旬至5月末，将埃塞俄比亚芥依次播种至前序小麦作物的残茬中，通常深度为1.25-2.5cm。调整播种率至5kg/ha以达到每平方米80-180株植物的最佳植物密度。所使用的投入物如表11所述，并且包括建议量的无机氮、钾和磷基肥料。使用了110kg/ha的无机氮肥，对于carinata来说，虽然高于其通常推荐的用量，但可适用于湿润热带环境的砂质土壤，在湿润的热带环境中氮往往会从根部区域浸出。

表11：Carinata栽培细节

实施例6：低CI生物燃料的GHG减少，所述低CI生物燃料使用由埃塞俄比亚芥生产的原料，所述埃塞俄比亚芥作为冬季覆盖物顺序地在花生之后轮作种植。

为了计算在实施例1中描述的carinata栽培实施例中carinata栽培的GHG足迹，使用了BioGrace v 1.4模型(http://www.Biograce.net)。所述模型遵循《可再生能源指令》(2009/28/EC,RED)的可持续性标准，《燃料质量指令》(2009/30/EC)也对此做出了陈述。BioGrace Excel工具中的计算按照生命周期评估(LCA)的角度评估1MJ燃料的GHG排放。这意味着：

·功能单元是“生产和使用1MJ燃料”。

·考虑从生物量生产到燃料分布的所有生命周期步骤(请参见表12)并在具有专用模块的计算表中显示，所述专用模块代表生物燃料途径中的一步。对于生物燃料来说，使用阶段不会产生GHG排放，因为排放的CO₂是生物性的(燃烧时产生的CH₄是不明显的)。

·模块收集投入物的消耗量，并计算导致气候变化的三种主要气体(CO₂、CH₄和N₂O)的排放。每种气体产生贡献的详情在计算的最后一步中显示。所有三种气体的总和表示为产生相同GHG效应所需的当量CO₂(CO_2eq)(g CO_2eq/MJ生产的HVO燃料)。

·然后总结每个模块的GHG排放以获得整个途径的GHG排放。

但是，为了本实施例的目的，尽管所产生的原料会主要用于生产HVO(由于运输和航空燃料应用中燃料替代品的减少而被使用)，BioGrace模型仅用于考虑carinata基生物燃料途径栽培阶段的GHG排放，包括谷物的收割、干燥以及将谷物运输至存储地点，以在carinata作为冬季覆盖物代替休耕以及后序豆科作物(花生)在热带湿润气候区域时的栽培条件下建立carinata栽培的潜力，降低相关燃料途径的碳强度。但是，为了始终如一地以考虑功能单元的方式估算GHG排放，假设简化途径的HVO产量为carinata种子的0.58MJHVO/MJ。图1种显示了在BioGrace GHG排放计算器的“油井到油箱”系统边界内，由栽培的埃塞俄比亚芥生产HVO的步骤。Catinata油的前三步的分配因子为0.613。

可以根据投入物或原料使用的量乘以合适的排放因子，类似于BioGrace电子表格中提供的数据，估算栽培期间使用的投入物和燃料的GHG排放。可以根据合适的燃料类型的类似排放因子乘以特定运输方式(例如铁路、公路或远洋船)的行驶距离和燃料效率来计算种子、油或燃料运输过程中使用燃料产生的排放。

低热值以MJ/kg表示，并从BioGrace电子表格中随附的含此类值的表格中得到，低热值用于测定途径中各个阶段的谷物、油、粗粉的能量含量，并考虑到功能单元，可以转化为MJ每MJ的HVO。

在carinata栽培期间(对于田地的准备、播种、投入物的施用以及收割)用于为拖拉机和农用设备提供燃料的柴油以及用于干燥收获的carinata谷物的电能也造成了途径GHG排放，这些作为栽培阶段的一部分也被考虑在内。

可以根据使用燃料的量乘以合适的排放因子估算栽培期间所用燃料的GHG排放，类似于BioGrace电子表格中提供的数据。

作物栽培使用的投入物例如肥料和农药的制备具有相关的排放，这些排放必须纳入生物燃料生产途径的生命周期GHG排放中的一部分；这些是根据作物栽培中使用投入物的量和相关投入物制备过程可用的默认排放系数(g GHG产生的/kg投入物)估算的(JECE3-数据库；31-7-2008版)。栽培过程中还有需要考虑的额外的排放源，这就是田地排放的氧化二氮(N₂O)，这是一种比CO₂强265倍的温室气体。这类田地排放又被分为三个附加类别：田地的直接N₂O排放，由浸出和径流引起的间接N₂O排放，以及由NH₃和NOx挥发引起的间接N₂O排放。田地排放是源自作物残留物的有机质分解或燃烧的结果，也是氮基肥料本身使用的结果，并且是BioGrace电子表格估算N₂O排放的模块(如本申请定义部分所述)。

将谷物运输至由商品化谷物经营者维护的收集和储存点也是潜在的GHG排放源。运输的性质、运输过程中使用的燃料和行驶距离都被记录并用于测定GHG净排放(表12)。出于本实施例的目的，仅考虑将谷物运输至本地储藏室。

表12：谷物、油和燃料的运输

栽培、干燥和运输阶段列出的所有排放相加，以得出栽培阶段的总排放值(栽培阶段农场1的排放请参见表13，栽培阶段农场2的排放请参见表14)。为了栽培carinata并随后将谷物运输至当地谷物经营者的储存室中，将分配因子应用于排放，以说明事实carinata油部分占种子能量的63％，并且carinata油部分是唯一处理成HVO的种子部分。因此，直到将油加工成HVO为止，产生的排放都乘以分配因子。

表13：栽培carinata的排放(实施例1的农场1)

表14：栽培carinata的排放(实施例1的农场2)

BioGrace模型在计算GHG净排放时考虑了另一个因素—即预期的GHG排放减少可能导致如下情况，相对于基准状态，在栽培生物能源作物的情况下采用改进的土地管理实践。排放的减少称为E_sca，假设改进的土地管理实践导致被管理土地的碳封存增加，从而抵消了在该途径栽培、加工和运输阶段产生的一部分排放。在本文所述的栽培carinata的特定情况下，由于从全耕变为免耕以及用地面覆盖作物代替休耕，其在收割时将其高比例的生物量返回至土壤中，因此可以期望额外的排放减少。基于这些改进(请参见表15中的E_sca值)，BioGrace模型以被返回至土壤中的CO₂的吨数/ha/年为单位，量化和分配E_sca值。随后将其转化为回归至土壤中的CO₂的吨数/MJ生产的HVO生物燃料，其用于降低整个途径的净排放(请参见表16和表17)。

从农场1的carinata栽培可以看出，如果仅考虑HVO生产途径的栽培阶段，每MJ生产的HVO的CO₂当量排放为负(-35.6吨CO₂当量/MJ生产的HVO)，这表示在农场1的栽培条件下栽培carinata，单位燃料产生的大气GHG水平的净减少。在农场2中，每MJ生产的HVO的CO₂当量排放也为负：-17.6吨CO₂当量/MJ生产的HVO。导致农场1经历的排放更加减少的因素包括：a)无机氮肥的使用较少，从而减少田地GHG排放和氮肥制备相关的生命周期排放；b)尽管栽培的公顷数实际上更高，但栽培期间使用的农用设备的燃料使用较少。

表15：改进的土地管理(农场1和2)

表16：carinata栽培的排放(来自实施例1的农场1)

*括号中的数字为负

表17：Carinata栽培的排放(来自实施例1的农场2)

*括号中的数字为负

实施例7：在花生之后carinata顺序地作为冬季覆盖物轮作生长，利用carinata生产原料，与整个HVO生产途径相关的GHG减少。

该实施例说明在热带湿润气候区域，在豆类作物(花生)栽培后以carinata为覆盖作物顺序地生长，通过使用carinata产生的原料实现整个HVO生产途径的GHG排放减少。如前述实施例所述，以埃塞俄比亚芥为冬季覆盖作物，代替冬季的休耕，在2015-2016年的冬季，在美国东南部的两个农场栽培。两个农场中栽培的前序作物为花生、豆类作物物种。与常规实践不同的是，花生残留物不通过收割后耕作并入，而是通过免耕管理将花生作物残留物留在田地。

为了在这些实施例中计算carinata栽培的GHG足迹，如前所述，使用BioGrace v1.4模型(http://www.Biograce.net)。表18总结了BioGrace V1.4模型的相关模块，这些模块占HVO生物燃料生产(油井到油箱)途径产生的全部相关排放。在本文所述的实施例中，与仅考虑栽培排放的前序实施例不同，考虑了上述列出的所有排放源。

对于栽培阶段，由准备种子和田地而产生的排放、由投入物的施用而产生的直接和间接排放、由用于播种、施用投入物、收割等农用设备产生的排放、谷物干燥相关的能源利用产生的排放和田地释放N₂O而产生的排放在前述实施例(实施例6)中描述总结于表13和14中。

表18：BioGrace 1.4模型中考虑的GHG排放源

对于包括采油及加工至生物燃料的加工阶段，加氢处理的植物油(HVO)的生产已被选为carinata原料最可能的最终用途。在压榨和采油阶段，用于运行推进器和压榨生产线设备的电力以及天然气锅炉蒸汽加热是LCA模型中考虑的主要GHG排放源。用于从粗粉中采油的化学物质(例如己烷)以及用于采出油的脱胶和精炼的化学物质(例如NaOH和磷酸)也会导致生命周期GHG并且也应考虑在内。为了将油加工成HVO，电力和天然气蒸汽产生是导致GHG排放的主要能源，在加氢处理过程本身中使用的氢也是导致GHG排放的主要能源。通常，由于这些加工阶段是良好建立的过程，不会产生显著的变化，因此默认排放值用于这些加工阶段。由于无论是用于菜籽还是carinata，预计都不会产生显著的差异，因此carinata途径使用了菜籽采油和加氢处理的现有默认值。表19总结了加工阶段的排放。虽然生产和加工的油的总量不同(谷物产量不同)，但由于这些排放被归一化为每个农场导致的生产的HVO总量，因此归一化的加工排放与每个农场的谷物产出相等。

表19：将carinata谷物加工成低碳强度生物燃料的排放

对于运输相关的排放，农场大门、最近的谷物升降机、压榨工厂、HVO生物燃料精炼厂和加油站之间的距离用于估算运输燃料的需求。储存设施的发电成本基于原料和生物燃料的量，这些量又由谷物的产量计算得出。在特定的实施例中，在佛罗里达州北部和佐治亚州南部的农场栽培的谷物被运输到三个采集点之一，然后从那里通过卡车运到坦帕港，在坦帕港谷物被汇集起来并装到海上货运船的货舱中。谷物在海上被运输到法国鲁昂，然后通过卡车运到Grande Currone内压榨。随后植物油通过卡车运输至比利时安特卫普进行存储，然后通过卡车运输到法国Donges的炼油厂，通过HVO加工转化为燃料。农场1(表21)和农场2(表22)的运输距离和运输过程中使用的燃料(总结在表20)用于测定运输阶段产生的排放。

对于栽培阶段、carinata谷物运输至压榨机、油籽压榨和采油步骤，分配因子应用于排放，以说明事实carinata油部分占种子能量的63％，并且carinata油部分是唯独的处理成HVO的种子部分。因此，直到将油加工成HVO为止，排放都乘以分配因子(0.63)，而在后续阶段中，排放量被认为是100％的计算值。

表20：谷物、油和燃料的运输

表21：运输产生的排放(农场1)

表22：运输产生的排放(农场2)

如前所述，间接土地利用变化可引起显著的生物燃料途径GHG排放，并在BioGrace模型中解释为温室气体(GHG)的潜在的排放源，其可被添加至前述的阶段中。但是，在本发明的carinata栽培方法中，由于carinata的栽培代替了作物轮作中的休耕期，并且不替代任何其它的作物，因此不会发生间接土地利用变化。

BioGrace模型在计算GHG净排放时考虑了另一个因素—即预期的GHG排放减少可能导致如下情况，相对于基准状态，在栽培生物能源作物的情况下采用改进的土地管理实践。排放的减少称为E_sca，假设改进的土地管理实践导致碳封存增加，从而抵消了在该途径的栽培、加工和运输阶段产生的一部分排放。在本文所述的栽培carinata的特定情况下，由于从全耕变为免耕以及用地面覆盖作物代替休耕使得高比例的生物量返回至土壤中，因此可以期望额外的排放减少。基于这些改进，BioGrace模型量化和分配E_sca值，然后用于降低整个途径的净排放(表23)。

表23：与途径有关的排放总和(由carinata油生产HVO生物燃料)

*括号中的数字为负

表23还总结了在农场1和农场2生产carinata时，计算从carinata油到HVO整个途径的GHG排放。由于两个农场都位于相同的土壤和气候区域内，地理位置彼此接近，并且作物的加工终点相同，因此就排放而言，加工和运输阶段将非常相似。可以看出，表现出两者之间排放差异的唯一阶段是栽培阶段，其反映了每个农场所采用的实践的差异。这些差异包括播种面积、播种率、投入物的水平(特别是基于氮的水平)、栽培所用的能源和最终的作物产量。但是，如表24所示，从carinata到HVO途径获得的生命周期GHG排放分别为-14.2gCO₂ eq/MJ(农场1)和3.5gCO₂ eq/MJ(农场2)，均显著地低于与石油衍生柴油生产途径相关的生命周期排放(83.8gCO₂eq/MJ)(WTT附录1,v3第2.1段和第3段；Z1)，相对于柴油燃料，GHG排放减少96％至117％。

表24：相对于化石燃料基准的碳强度(CI)和GHG排放减少

*DeJong等，2017

实施例8：在大豆之后，作为冬季覆盖物的埃塞俄比亚芥顺序地生长；栽培期间粪肥的利用对GHG排放的影响。

以埃塞俄比亚芥为冬季覆盖作物代替休耕，在2015-2016年的冬季，在美国东南部的两个农场(农场A位于佐治亚州Fort Valley附近，农场B位于佐治亚州Dublin附近)中次序地进行栽培。如上所述以及表2中所述，该地区属于暖温带湿润气候区域。在佐治亚州的该地区发现的土壤属于低活性黏土土壤类型(请参见2010/335/EU；COMMISSION DECISIONof 10June2010on guidelines for the calculation of land carbon stocks for thepurpose of Annex V to Directive 2009/28/EC)。根据所述地区的《Agrisoma种植者指南》(https://agrisoma.com/ckfinder/userfiles/files/2017_18_SE_Handbook.pdf)中概述的步骤，使用埃塞俄比亚芥Avanza 641对两个农场的田地播种；有关栽培的具体细节请参见表25。两个农场使用的肥料投入物的数量在表25中列出，并基于土壤分析的结果来测定添加的养分的量，以达到种植者指南中所建议的推荐范围。对于农场A，所有的氮都以无机氮肥的形式施用，而对于农场B，则采用无机氮肥和粪肥的混合物。

为了准确地评估与carinata的栽培相关的GHG总排放，农场管理者记录了栽培和收割carinata作物过程中使用的所有农用机械设备的燃料使用(表26)。两个地点的所有浇灌都是通过自然降水和补充灌溉的组合实现的。在其成熟时，通过联合收割机直接切割以收获种子，并且除了收集的谷物外，几乎所有的植物材料都被返回至田地。表25列出了从两个农场收割的carinata谷物的单位面积的产量(在特定的水分含量下)。

表25Carinata栽培细节(农场A和农场B)

如实施例6所述，为了计算使用和不使用粪肥时栽培carinata的GHG足迹，使用BioGrace v 1.4模型(http://www.Biograce.net)，使用相同的原理来解释栽培和运输过程中栽培投入物和燃料使用所产生的GHG排放。但是，为了本实施例的目的，尽管产生的原料会主要用于生产HVO(由于运输和航空燃料应用中燃料替代品的减少而被使用)，BioGrace模型仅用于考虑carinata基生物燃料途径栽培阶段(包括谷物的收割、干燥以及将谷物运输至存储地点)的GHG排放，以证明在栽培条件下(其中carinata作为冬季覆盖物代替休耕，在属于暖温带湿润气候区域的农场内生长)，carinata的栽培降低生物燃料途径相关的碳强度的潜力，还可以评估栽培阶段使用粪肥对所得HVO生物燃料碳强度的影响。为了始终如一地并以考虑功能单元的方式估算GHG排放，假设简化途径的HVO产量为0.58MJHVO/MJ的收割的carinata谷物。如前所述，生产carinata油的前三步(栽培、干燥和谷物运输)的分配因子为0.613。

将在栽培、干燥和运输阶段所列出的所有排放相加，得出栽培阶段的总排放值(表示为碳强度)(农场A和农场B在栽培阶段的排放请参见表26)。如前所述，对于栽培、干燥和谷物运输的步骤，分配因子应用于排放，以说明事实carinata油部分占种子能量的63％，并且carinata油部分是唯一处理成HVO的部分。因此，直到从谷物中提取出carinata油为止，产生的排放都乘以所述分配因子，以产生所谓的对栽培、干燥和谷物运输每步的分配排放(请参见表27)。

表26：不使用粪肥(农场A)或使用粪肥(农场B)时Carinata栽培产生的排放

*粪肥的使用不会因其制备产生直接排放，但会导致间接排放(计算在N₂O的田地排放内)

表27：不使用粪肥(农场A)或使用粪肥(农场B)时Carinata栽培产生的排放

BioGrace模型在计算GHG净排放时考虑了一个额外因素—即相对于未调整的管理实践的基准状态，在栽培生物能源作物的过程中采用改进的土地管理实践可能导致预计的GHG排放减少。排放的减少称为E_sca，假设改进的土地管理实践导致被管理土地的碳封存增加，从而抵消了在该途径的栽培、加工和运输阶段产生的一部分排放。在本文所述的栽培carinata的特定情况下，由于从中耕变为减耕，用地面覆盖作物代替休耕使得在收割时将高比例的生物量返回至土壤中，以及粪肥的使用也有助于土壤碳的保存，因此可以期望额外的排放减少。基于这些改进(请参见表28中农场A和表29中农场B的E_sca值)，BioGrace模型以回归至土壤中的CO₂的吨数/ha/年为单位，量化和分配E_sca值。随后将其转化为回归至土壤中的CO₂的吨数/MJ生产的HVO生物燃料，然后用于降低整个途径的净排放。

表28：改进的土地管理引起的土壤有机碳变化(农场A—无粪肥)

表29：改进的土地管理引起的土壤有机碳变化(农场B具有粪肥)

从表30可以看出，两个农场在栽培、干燥和谷物装运阶段每MJ生产的HVO的CO_2eq排放为负(即农场A-18.7吨的CO_2eq/MJ生产的HVO和农场B-114.35吨的CO_2eq/MJ生产的HVO)，这表明在本文所述的条件和实践下carinata的栽培分别导致大气中CO2_eq的净减少，这主要是通过由含碳的收割残留物、凋落叶和树根材料的净吸收增加土壤有机碳的水平，通过使用减耕减少土壤碳损失，就农场B而言，通过使用粪肥改善土壤结构和碳保留。

表30：没有粪肥(农场A)或有粪肥(农场B)途径(由carinata原料生产HVO)相关的排放总和

*括号中的数字为负

从表26中可以看出，在农场B中使用粪肥引起与直接和间接N₂O排放相关的CO_2eq排放的显著增加。实际上，仅考虑栽培、干燥和谷物运输步骤的贡献，农场2的CO₂当量排放水平是农场A的1.65倍。但是，与农场A相比，农场B观测到的年土壤碳沉积增加2.8倍，从而弥补了上述情况(请参见表28和29)。因此如果农民可能希望在肥力相对较低的土壤栽培carinata(特别在就氮水方面)，对农民来说，使用粪肥取代无机肥料(尤其是无机氮)显然有利于达到所需的肥力水平和最大carinata产量，由于施用粪肥对土壤碳积累的有益作用，可以抵消并进一步减少GHG排放水平。

尽管当前的分析仅考虑了HVO生物燃料途径的一部分，但本领域的技术人员清楚的是，将本文所述的最佳实践应用于carinata的栽培以生产产生HVO和低碳强度生物燃料的原料，这可以将在carinata栽培、干燥和谷物运输阶段产生的显著减少应用于所述途径的后期阶段产生的排放(即采油、原料油的运输和存储、原料转化为HVO、HVO的运输储存和分配)。实际上，如果将农场B所述的实践应用于实施例7中所述的HVO生产途径，则很容易实现整个HVO生产途径的净负碳强度。栽培、干燥和谷物运输阶段的负碳强度越高，原料和HVO运输方式的范围可以考虑得更广，而生物燃料途径的整体GHG排放仍然是最低的。

实施例9：由原料制得的低CI生物燃料的GHG降低的潜力，所述原料由埃塞俄比亚芥生产，埃塞俄比亚芥作为冬季覆盖物，于谷类作物(玉米)之后在热带湿润气候(佛罗里达州/美国东南部)下次序地栽培。

该实施例说明了在热带湿润气候区域次序的栽培作为覆盖作物的carinata，GHG排放减少，例如佛罗里达州北部谷类作物之后生产carinata(前述实施例2中所描述)。如前述实施例，假设HVO为最终产物，使用BioGrace模型计算在热带湿润气候区域，于玉米之后，作为冬季覆盖作物，栽培carinata产生的排放，并在表31中总结为g CO_2eq/MJ生产的HVO。列出在应用分配因子前后，由谷物的栽培、收割干燥和运输产生的排放，所述分配因子用于解释如下事实，在生物燃料途径这部分，只有谷物的油部分导致GHG排放。可以看出，应用分配因子后，谷物的栽培、干燥和运输产生的总排放为47.9g CO_2eq/MJ生产的HVO。

表31：Carinata栽培产生的排放

表32总结了由于采用玉米和carinata轮作以及相关的土地管理实践改进可以产生的益处。BioGrace模型比较了应用新农业实践前后的土壤碳积累。基准状态下土地维持轻度耕作，然后维持在休耕条件下，同时接收低水平的投入物，其中在调整的条件下，在无耕作条件和高水平的投入物下栽培carinata。在实践中，这种变化的最终结果是，由于收割后植物残留物和根部材料剩余的积累的碳返回土壤，对现有土壤储量的年净碳贡献很大。BioGrace模型预测，由于在基准基础上改进的土地管理实践下栽培carinata，土壤碳净增加表示为1.02吨CO₂/ha/年。由于碳主要是源自植物通过大气中CO₂的光合作用固定，这代表CO₂从大气中净除去，并封存在土壤中。GHG的净排放减少也可以相对生产的HVO量(36.59gCO_2eq/MJ HVO)来表示，并且该红利或Esca值可用于抵消在生物燃料途径的整个过程中产生的温室气体排放。如表33所示，其中从谷物的栽培、干燥和运输积累的净排放中减去E_sca值。可以看出，减去E_sca因子后，产生11.42g CO₂eq/J HVO的净GHG排放。与上述某些carinata栽培的实施例不同，包括以下的所述途径的碳强度即使在减去E_sca红利后仍是正值：于玉米之后在热带湿润气候区域作为冬季休耕的carinata栽培、干燥收割的谷物和将收割的谷物运输至采集点。这表明GHG净排放正被释放。这部分归因于在这项研究中，carinata的栽培所使用氮的水平很高，且相关地导致在栽培阶段田地的GHG排放。

但是，如果氮投入可以减少50％(即从141kg/ha减少至70kg/ha)而又不明显影响carinata的产量(低氮利用率)，由于与氮肥的制备相关的生命周期排放减少以及田地排放的减少，则栽培阶段的GHG排放可从47.9g CO_2eq/MJ HVO减少至30.1g CO_2eq/MJ HVO(表33)。如果将运输和E_sca考虑在内，排放变为负(-6.4g CO_2eq/MJ HVO)，这表明carinata的栽培导致大气中的CO₂水平净降低，其可用于抵消生物燃料途径其它阶段的排放。该实施例说明，carinata栽培的最大化氮使用效率能够如何显著地影响与低CI生物燃料制备相关的GHG排放减少。

表32：改进的土地管理引起的排放减少

表33：Carinata栽培产生的排放

*括号中的数字为负

实施例10：于豆科作物(小扁豆)之后，在寒温带干燥气候下栽培作为夏季覆盖物的埃塞俄比亚芥产生的GHG排放。

该实施例说明了使用作为夏季覆盖作物的carinata，栽培作为用于制备生物燃料的生产原料，实现的GHG排放的减少。如前序实施例中，假设HVO为最终产物，使用BioGrace模型计算于小扁豆之后在寒温带干燥气候区域栽培作为夏季覆盖作物的carinata所产生的排放，如前所述，并在表34(110kg/ha的无机氮使用方案1)和表35(55kg/ha的无机氮使用方案2)总结为gCO_2eq/MJ生产的HVO。列出在应用分配因子前后，由谷物的栽培和收割、干燥和运输产生的排放，所述分配因子用于解释如下事实，在生物燃料途径这部分，只有谷物的油部分导致GHG排放。通过比较表34和35的数据可以看出，用于谷物干燥和运输的GHG排放在两种氮使用方案中是相同的，但在栽培阶段的差异很大，方案2显示出BioGrace模型所预测的低得多的排放。这反映了，由于向作物中施用了更少量的氮肥而产生更少的田地排放。因此，对氮基肥料较低的需求以及维持产量的能力，是使用小扁豆和其它豆类作物物种与carinata进行轮作所能预期的益处，并以显著减少栽培期间温室气体排放的形式提供额外的益处。

表34：Carinata栽培产生的排放(方案1)

表35：Carinata栽培产生的排放(方案2)

表36总结了采用小扁豆/carinata轮作以及相关土地管理实践可以产生的益处。BioGrace模型比较了应用新农业实践前后的土壤碳积累。在基准状态下土地可以保持休耕并接收低水平的投入物，而在调整状态下，则栽培carinata覆盖作物。尽管这需要施用更多的投入物，但由于收割后植物残留物中积累的碳和的根部材料返回至土壤中，栽培carinata的最终结果是对现有土壤储量的年净碳贡献很大。BioGrace模型预测，由于carinata的栽培，相比基准，土壤碳的净增长表示为0.73吨CO₂/ha/年。由于碳主要来自植物通过大气CO₂的光合作用固定，因此这代表CO₂从大气中净除去，并封存在土壤中。GHG的净排放减少也可以相对生产的HVO的量(30.32g CO_2eq/MJ HVO)来表示，这一E_sca值的红利可用来抵消所述途径过程中产生的GHG排放。如表37所示，其中从谷物的栽培、干燥和运输积累的净排放中减去E_sca值。从方案1(高氮利用)中可以看出，添加E_sca因子后产生了8.2g CO_2eq/MJ HVO的GHG净排放，但是在方案2(低氮利用)中，获得了4.5g CO_2eq/MJ HVO的GHG净排放。这种负碳强度可用于抵消HVO生产途径中其它阶段可能产生的排放，例如carinata油的加工、精炼和加氢处理，从而有助于减少所述途径的总体排放。因此，提高栽培阶段氮的使用效率并改善与栽培相关的土地管理实践可该导致该途径阶段的负碳强度越来越高，并可显著减少整个生物燃料途径的GHG总体排放。

表36：改进的土地管理(无机氮方案1和2)

表37：高(110kg/ha)无机氮和低(55kg/ha)无机氮Carinata栽培产生的排放

*括号中的数字为负

实施例11：于豆科作物(大豆)之后在暖温带湿润气候(乌拉圭)次序地栽培作为冬季覆盖物的埃塞俄比亚芥，由此减少GHG排放。

该实施例说明了以carinata为冬季覆盖作物，代替休耕，进行栽培以生产制备生物燃料的原料所实现的GHG排放减少。在暖温带湿润气候区域，以carinata作为冬季覆盖作物，于大豆之后次序地栽培，然后，假设HVO为最终产物，使用BioGrace模型计算carinata的栽培产生的排放，如前所述，并在表38总结为g CO_2eq/MJ生产的HVO。如前所述，列出在应用分配因子前后，由谷物的栽培和收割、干燥和运输产生的排放，所述分配因子用于解释如下事实，在生物燃料途径这部分，只有谷物的油部分导致GHG排放。可以看出，应用分配因子后，谷物的栽培、干燥和运输产生的总排放为27.1g CO_2eq/MJ生产的HVO。

表38：Carinata栽培产生的排放

表39总结了采用大豆/carinata轮作以及相关改进的土地管理实践可以产生的益处。BioGrace模型比较了应用新农业实践前后的土壤碳积累。在基准状态下土地可以保持休耕并接收低水平的投入物，而在调整状态下，栽培carinata覆盖作物，并且施用高水平的投入物。尽管这需要施用更多的投入物，但由于收割后的植物残留物和根部材料中积累的碳的返回，栽培carinata的最终结果是对现有土壤储量的年净碳贡献很大。BioGrace模型预测，由于carinata的栽培，相比基准方案，土壤碳的净增长表示为1.41吨CO₂/ha/年。由于碳主要是源自植物基通过大气中CO₂的光合作用固定，因此这代表CO₂从大气中净除去，并封存在土壤中。GHG的净排放减少也可以相对生产的HVO量(50.91g CO_2eq/MJ HVO)来表示，且这一红利或E_sca值随后用于BioGrace模型以抵消所述途径过程中产生的GHG排放。如表39所示，其中从谷物的栽培、干燥和运输积累的净排放中减去E_sca值，导致23.8g CO_2eq/MJ HVO的负GHG排放。也就是说，在本研究中使用的栽培条件下，栽培埃塞俄比亚芥以生产油籽谷物可减少大气中的CO₂水平。这种负碳强度可用于抵消HVO生产途径中其它阶段可能产生的排放，例如carinata油的加工、精炼和加氢处理，从而有助于减少所述途径的总体排放。如下的因素导致栽培阶段的负碳强度，例如氮的施用效率和carinata的栽培相关的改进的土地管理实践。

表39：改进的土地管理实践

*括号中的数字为负

实施例12：于谷类作物(小麦)之后，在新南威尔士次序地栽培作为冬季覆盖作物的埃塞俄比亚芥，由此产生的GHG减少。

该实施例说明了在暖温带干燥和热带干燥气候区域，以澳大利亚东部新南威尔士的产麦区为代表，使用carinata为覆盖作物实现的GHG排放减少。如前序实施例中，假设HVO为最终产物，使用BioGrace模型计算于小麦之后在暖温带气候区域次序地栽培作为冬季覆盖作物的carinata所产生的排放，并在表41(高无机N使用)和表42(低无机N使用)总结为gCO_2eq/MJ生产的HVO。列出在应用分配因子前后，由谷物的栽培和收割、谷物的干燥和运输产生的排放，所述分配因子用于解释如下事实，在生物燃料途径这部分，只有谷物的油部分导致GHG排放。可以看出，应用分配因子后，在栽培carinata期间使用高含量无机氮肥的方案中，谷物的栽培、干燥和运输产生的总排放为38.8gCO_2eq/MJ生产的HVO，而在低无机氮肥利用的方案中，总排放为25.5g CO_2eq/MJ生产的HVO。

表41：Carinata栽培产生的排放(高无机N)

表42：Carinata栽培产生的排放(低N)

表43总结了在具体的气候区域和土壤类型中，采用小麦-carinata轮作以及相关的土地管理实践改进可以产生的益处。BioGrace模型比较了应用新农业实践前后的土壤碳积累。基准状态下，土地维持轻度耕作，然后维持在休耕条件下，同时接收低水平的投入物，而在调整的条件下，在无耕作条件和高水平的投入物下栽培carinata覆盖作物。在实践中，这种变化的最终结果是，来自收割后植物残留物和根部材料剩余物的积累的碳返回土壤，对现有土壤储量的年净碳贡献很大。

BioGrace模型预测，由于在基准基础上改进的土地管理实践下栽培carinata，土壤碳净增加表示为0.97吨CO₂/ha/年。由于碳主要是源自植物通过大气中CO₂的光合作用固定，这代表CO₂从大气中净除去，并封存在土壤中。GHG的净排放减少也可以相对生产的HVO的量(35g CO_2eq/MJ HVO)来表示。并且这一红利或E_sca值可用来抵消生物途径的整个过程中产生的GHG排放。如表44所示，其中从谷物的栽培、干燥和运输积累的净排放中减去E_sca值。可以看出，在用高含量的无机氮进行栽培的情况下，减去E_sca因子后，产生3.8g的CO_{2 eq}/JHVO。与其它的carinata栽培的实施例不同，包含如下途径的碳强度即使在减去E_sca红利之后仍然是正的：于小麦之后在包括NSW的暖温带干燥/热带干燥区域栽培作为冬季休耕的carinata，随后将收割的谷物干燥并运输至采集点。这表明GHG净排放正在被释放。这部分归因于在这项研究中，carinata的栽培所使用氮的水平很高，其导致栽培阶段田地的GHG排放。

表43：改进的土地管理的排放减少

如果氮投入可以减少50％(即从110kg/ha减少至55kg/ha)而又不明显影响carinata的产量(低氮利用)，由于与氮肥的制备相关的生命周期排放减少以及田地排放的减少，则栽培阶段的GHG排放可从37.5g CO_2eq/MJ HVO减少至24.2g CO_2eq/MJ HVO(表44)。如果将运输和E_sca考虑在内，低氮方案下的总排放降低至-9.5CO_2eq/MJ HVO，这代表在这些条件下栽培carinata，大气中的CO₂水平的净降低。该实施例和前序实施例用于说明土壤类型和气候地区的差异可以对carinata栽培能力和相关的最佳实践产生影响以减少温室气体排放。

表44：Carinata栽培的排放

*括号中的数字为负

实施例13：栽培埃塞俄比亚芥过程使用粪肥对GHG排放和封存的影响。

在2016-2017年的冬季，埃塞俄比亚芥在美国佐治亚州中部的13个独立农场中种植。为了评估可持续实践的遵守情况，对这些农场中carinata的生产进行仔细的审核。如前序实施例所述，使用BioGrace GHG生物燃料GHG排放计算器电子表格4d版分析栽培过程中所有步骤的能源使用和GHG排放数据。当粪肥用于代替部分或全部无机氮时，评估粪肥(在这种情况下为鸡粪)对carinata栽培的GHG排放水平的影响尤为重要。13个农场中有6个用粪肥作肥料与无机氮组合，或在一例中完全代替无机氮，而其余的仅在混合肥料中使用无机氮。所有农场中的栽培都包括本文所述的改进的土地管理实践的使用，包括减耕及将carinata用作覆盖作物与谷类作物、豆类作物、棉花或芝麻进行轮作。

表45总结了从这些农场获得的数据。为了本研究的目的，如前所述，假设生产的carinata谷物将为HVO生物柴油的生产提供原料，因此对该途径的中间GHG计算相对于HVO生物柴油的能量含量进行了标准化。CO₂当量排放是根据栽培数据计算得出的，并且其包含以下步骤产生的排放：投入物的制备、农用机械燃料的使用、用于开启栽培的商品化种子的生产、种子的干燥和种子的运输。还量化并包括了应用于田间的有机氮和无机氮的直接和间接排放。由于土地和栽培管理实践的改进，一部分CO₂排放不能被释放到大气中，而是进入土壤有机碳库中，从而减少了净排放。后一种效应被称为Esca，如前所述，其可以被量化，然后从上述来源产生的CO_2eq中减去，以产生每个农场的栽培净排放。如表45所示，所有农场在该途径栽培阶段均产生负排放，这表明施用本文所述的方法栽培carinata产生大气中CO₂的净去除。与仅使用无机养分的农场相比，使用粪肥作为养分来源的农场实现更多的大气CO₂降低。其原因之一是粪肥的使用对土壤碳积累的影响，与使用无机氮的农场相比，使用粪肥的农场的土壤碳积累水平高出几倍。

在本文描述的研究中，数据并非直接从HVO生产途径的后期阶段获得。但是，一旦谷物固结，就可以认为该路径的后续步骤对所有来源的谷物都是通用的。与采油和油原料转化为HVO生物柴油使用的能源相关的排放是众所周知的，并主要取决于所用原料的量。虽然运输的距离和方式、原料和成品燃料的分布和存储可能会发生很大变化，但为了本实施例的目的，采用默认的距离和燃料运输类型，以提供数据来计算此类样本途径的净排放，并且将其加入到上述实际栽培阶段的排放数据中，以获得生产的HVO的碳强度总量，所述HVO通过carinata和carinata原料的农业生产获得。如表45所示，在大多数情况下，通过所述默认途径，HVO产生的的碳强度为负，表明相对由化石燃料原料生产的柴油，大气GHG水平净降低。从栽培阶段使用粪肥的农场中获得的原料可以实现最高的GHG减少益处。

很明显，通过本文所述的改进实践，包括使用少耕或免耕的实践、减少灌溉以及粪肥的使用，越能减少栽培阶段的CO_2eq排放，其可更多地抵消该途径随后的非栽培阶段产生的排放，所述途径随后的非栽培阶段更多地取决于如下可变因素：原料和成品燃料的运输、分布和储藏方式。

表45：粪肥的使用对由carinata栽培产生的CO2Eq排放的影响以及其对使用carinata原料生产HVO柴油的CI的影响

¹列出的所有农场在2016-2017年的冬季，在佐治亚州中部栽培埃塞俄亚比亚芥

²如实施例8中所述，包含栽培、谷物干燥和谷物运输的更少的E_sca值的CO₂eq排放

³基于包含每个农场的实际栽培数据的途径，并补充默认的采油和加工排放数据以及模拟的油和燃料运输、存储和分配排放数据

⁴基于石油柴油83.8CO2 eq/MJ的标准CI，按照每BioGrace排放计算器v1.4d

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本说明书中引用的所有出版物和专利申请均通过引用并入本文，如同每个单独的出版物或专利申请被具体和单独地指出通过引用并入。任何出版物的引用是为了其在申请日之前的公开，并且不应该被解释为承认由于先前的发明，本发明无法早于这样的公开。

虽然为了清楚理解的目的，前述发明在某种程度上通过举例说明和实施例已详细描述，对本领域普通技术人员而言，按照本发明的教导，可对其进行某些改变和修改而不背离权利要求的宗旨或范围是显而易见的。

必须要注意的是，如本说明书和所附的权利要求中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代物，除非内容另外明确规定。除非另外定义，否则本文中所用的所有技术和科学术语均具有与本领域一般技术人员通常所理解含义相同的含义。

在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”，应当理解为是指这样结合的要素中的“择一或者二者”，即在某些情况下共同存在而在其他情况下不连续存在的要素。

应当以相同方式理解用"和/或"列举的多个要素，即这样结合的元素中的"一个或多个"。可以任选地存在除了由“和/或”句子具体标识的要素之外的、无论是与具体标识的那些要素有关还是无关的其它要素。因此作为非限制性的示例，对“A和/或B”的引用在与开放式语言、例如“包括”结合使用时可以在一个实施方案中仅指代A(任选地包括除了B之外的要素)；在另一个实施方案中仅指代B(任选地包括除了A之外的要素)；在又一个实施方案中，指代A和B(任选地包括其它要素)；等。

在本文说明书和权利要求书中所使用的“或”应当被理解为包含与如上文定义的“和/或”相同的含义。例如，当列表中隔开项目时，“或”或者“和/或”应当被解释为包括性的，即包含多个要素或要素列表中的至少一个，但也包括一个以上并且任选地包括额外未列举的项目。

在本文中，无论是在说明书中还是在所附权利要求书中，过渡术语“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”等应被理解为是包括性的或开放式的(即意为包括但不限于)，并且不排除未叙述的要素、材料或方法步骤。仅过渡短语“由…组成”和“基本上由…组成”分别是相对于权利要求和本文的示例性实施例段落的封闭或半封闭过渡短语。过渡短语“由...组成”排除了没有具体叙述的任何要素、步骤或成分。过渡短语“基本上由……组成”将范围限制于特定的要素、材料或步骤以及不实质性影响本文所公开和/或要求保护的本发明的基本特征的那些。

Claims (30)

1.一种栽培埃塞俄比亚芥(Brassica carinata)的方法，其包括：

a.种植埃塞俄比亚芥品种，其作为第二作物与第一作物轮作，或者代替休耕；

b.实施土地管理实践以减少化石燃料投入物的使用，并通过所述埃塞俄比亚芥品种的植物材料以最大程度捕获大气中的碳；

c.收割所述埃塞俄比亚芥品种以获得谷物；并且

d.将所述埃塞俄比亚芥品种中除所述谷物以外约70％至约90％的所有植物材料返回至土壤中。

2.权利要求1所述的方法，还包括在收割所述第一作物后立即或在收割所述第一作物的同时种植所述埃塞俄比亚芥品种，以在没有中间休耕期的情况下进行次序的作物生产。

3.权利要求1或2所述的方法，还包括加工收割的谷物以提取所述油并生产粗粉部分。

4.权利要求3所述的方法，还包括将所述油用作生产低碳强度生物燃料的原料。

5.权利要求4所述的方法，其中相对于来自化石燃料原料的相应燃料的碳强度值，所述低碳强度的生物燃料的碳强度值降低约50至约200g CO_2eq/MJ。

6.实施方案4所述的方法，其中相对于来自化石燃料原料的相应燃料的产生所导致的GHG排放，在其生命周期内，所述低碳强度生物燃料的产生导致的GHG排放减少约60％至约400％。

7.权利要求3所述的方法，还包括由所述粗粉部分生产富含蛋白质的饲料添加剂，所述饲料添加剂用于畜牧业生产。

8.权利要求1-7中任一项所述的方法，还包括在没有中间休耕期的情况下，在收割埃塞俄比亚芥后立即或在收割埃塞俄比亚芥的同时种植与所述第一作物相同或不同的新作物，但是所述新作物不是埃塞俄比亚芥。

9.权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述方法还包括封存大气CO₂。

10.权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述方法其中所述方法在土壤中每年每公顷封存约0.5至约5吨的CO₂。

11.权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括免耕、低耕或中耕。

12.权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括，相比相同生长环境下另一油籽作物所需的正常灌溉量，不灌溉或减少灌溉。

13.权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括，相比埃塞俄比亚芥在生长环境下的氮肥推荐用量，减少无机氮肥的使用。

14.权利要求13所述的方法，包括将氮肥的使用减少至埃塞俄比亚芥在生长环境下氮肥推荐用量的约40％至约100％。

15.权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述土地管理实践包括使用粪肥以提供栽培埃塞俄比亚芥所需氮肥的约20％至约100％。

16.权利要求15所述的方法，其中所述粪肥为鸡粪、牛粪肥或羊粪肥。

17.权利要求1-16中任一项所述的方法，其中土地利用变化很小或没有土地利用变化。

18.权利要求1-17中任一项所述的方法，其中所述第一作物为豆类作物。

19.权利要求18所述的方法，其中所述豆类作物为花生、大豆、小扁豆、菜豆或豌豆。

20.权利要求1-17中任一项所述的方法，其中所述第一作物为谷类作物。

21.权利要求20所述的方法，其中所述谷类作物为小麦、大麦、黑麦、燕麦或玉米。

22.权利要求1-17中任一项所述的方法，其中所述第一作物为棉花或芝麻。

23.权利要求1-22中任一项所述的方法，其中所述生长环境位于热带湿润气候地区，并且其中所述土地管理实践包括在秋季或冬季种植所述埃塞俄比亚芥，以在春季或夏季收割，或在春季种植所述埃塞俄比亚芥以在秋季收割。

24.权利要求1-22中任一项所述的方法，其中所述生长环境位于热带干燥气候地区，并且其中所述土地管理实践包括在秋季或冬季种植所述埃塞俄比亚芥，以在春季或夏季收割。

25.权利要求1-22中任一项所述的方法，其中所述生长环境位于寒温带干燥气候地区，并且其中所述土地管理实践包括在春季种植所述埃塞俄比亚芥，以在夏季或秋季收割。

26.权利要求1-22中任一项所述的方法，其中所述生长环境位于寒温带湿润气候地区，并且其中所述土地管理实践包括在春季种植所述埃塞俄比亚芥，以在夏季或秋季收割。

27.权利要求1-22中任一项所述的方法，其中所述生长环境位于暖温带湿润气候地区，并且其中所述土地管理实践包括在秋季或冬季种植所述埃塞俄比亚芥，以在春季或夏季收割。

28.权利要求1-22中任一项所述的方法，其中所述生长环境位于暖温带干燥气候地区，并且其中所述土地管理实践包括在秋季或冬季种植所述埃塞俄比亚芥，以在春季或夏季收割。

29.权利要求1-28中任一项所述的方法，其中通过联合收割机进行所述收割。

30.权利要求30所述的方法，其中通过直接联合收割进行所述收割。

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