Вирощування гігантського міскантусу для виробництва біопалива на Поліссі

Упровадження нових, здатних до швидкого відновлення багаторічних енергетичних рослин є новим і недостатньо вивченим напрямом у секторі сільськогосподарського виробництва. Зважаючи на те, що запаси видобувного палива знижуються, а ціни стрімко зростають, світова наукова спільнота активно розробляє та впроваджує нові біоенергетичні проєкти. В Україні ці питання мало вивчені, тому виникає потреба в проведенні досліджень із рослинами, які можна було б використовувати в «зеленій» енергетиці. Ці культури є маловимогливими до ґрунтово-кліматичних умов, унаслідок багаторічного беззмінного вирощування покращують структуру ґрунтів, а опале листя та кореневі рештки, що лишаються в ґрунті, покращують його родючість. Унікальність їх у тому, що вони за перебігом процесу фотосинтезу належать до рослин типу С4. Тобто здатні проводити фотосинтез за низьких концентрацій вуглекислого газу, за високих температур і за високого рівня освітлення. Саме ця особливість робить їх надзвичайно адаптивними й надзвичайно продуктивними. Крім того, вони є екологічно стійкими. Тож ми вбачаємо в них значні перспективи для вітчизняних агровиробників.

Від чого залежить врожайність біомаси міскантусу?

Метою наших досліджень було вивчити елементи підвищення продуктивності міскантусу (Miscanthus giganteus) в ґрунтово-кліматичних умовах Західного Полісся.

Польові дослідження проводили протягом чотирьох років на полях Інституту сільського господарства Західного Полісся НААН, закладені на двох типах ґрунтів темно-сірому легкосуглинковому та дерново-підзолистому зв’язно-піщаному — агрохімічну характеристику наведено в табл. 1.

Таблиця 1. Агрохімічна характеристика ґрунтів, на яких закладено досліди

Перед закладанням плантації ділянки обробляли гербіцидами суцільної дії на основі гліфосату (Раундап 4–5 л/га), виорювали й весною після досягнення фізичної стиглості ґрунту здійснювали культивацію з боронуванням.

Схема досліду:

Фактор А — густота садіння тис./га: 1) 10; 2) 15; 3) 20.

Фактор В — удобрення: 1) без добрив; 2) N₆₀P₁₀₀K₁₀₀; 3) N₆₀P₂₀₀K₂₀₀.

Дослідженнями встановлено, що в середньому за чотири роки досліджень найвища висота (286 см) рослини були на темно-сірому легкосуглинковому ґрунті за густоти садіння 20 тис. шт./га та внесення мінеральних добрив із розрахунку N₆₀P₂₀₀K₂₀₀. Тоді як на дерново-підзолистому зв’язно-піщаному ґрунті за аналогічної густоти й удобрення висота рослин була нижчою на 75 см, що свідчить про те, що тип ґрунту має велике значення у вирощуванні міскантусу. Дещо нижча висота рослин була на варіанті з унесенням мінеральних добрив з розрахунку N₆₀P₁₀₀K₁₀₀ та густоти садіння 15 тис. шт./га — 276 см на темно-сірому легкосуглинковому ґрунті. На дерново-підзолистому зв’язно-піщаному за такої густоти та удобрення цей показник становив 204 см. Найнижча висота рослини міскантусу були на варіанті без добрив за густоти садіння 10 тис. шт./га як на темно-сірому легкосуглинковому ґрунті (214 см), так і на дерново-підзолистому зв’язно-піщаному (166 см).

Урожайність сухої маси значно коливається під впливом певних досліджуваних факторів. Так, найбільший урожай сухої маси міскантусу в середньому за чотири роки одержали за густоти садіння 20 тис. шт./га та внесення N₆₀P₂₀₀K₂₀₀ як на темно-сірому легкосуглинковому, так і на дерново-підзолистому зв’язно-піщаному ґрунтах 15,5 та 13,1 т/га. Найменші показники урожайності на двох типах ґрунтів одержали за густоти садіння 10 тис. шт./га на варіанті без добрив — 12,0 та 9,1 т/га, відповідно (табл. 2).

Таблиця 2. Урожайність міскантусу залежно від типу ґрунту, густоти садіння та доз мінеральних добрив, т/га сухої біомаси

Як досягти збільшення енергії з біомаси міскантусу?

Результатами досліджень підтверджується той факт, що зі збільшенням густоти садіння та внесенням мінеральних добрив урожайність біомаси міскантусу зростає, відповідно, вихід твердого палива і енергії також збільшується.

Відповідно, найбільший вихід палива 17,1 т/га з виходом енергії 271 ГДж/га забезпечило внесення мінеральних добрив із розрахунку N₆₀P₂₀₀K₂₀₀ та збільшення густоти садіння до 20 тис. шт./га на темно-сірому легкосуглинковому ґрунті (табл. 3).

Таблиця 3. Вихід енергії отриманої з біомаси міскантусу залежно від типу ґрунту, густоти садіння та доз мінеральних добрив, середнє

На дерново-підзолистому зв’язно-піщаному ґрунті спостерігалась та сама закономірність, тобто вихід твердого біопалива та енергії збільшується по варіантах прямо пропорційно врожайності. Так, унесення мінеральних добрив N₆₀P₂₀₀K₂₀₀ підвищило вихід твердого біопалива з 10,8 т/га (за густоти 10 тис. шт./га) до 14,4 т/га (за густоти 20 тис. шт./га). Вихід енергії теж зростав зі 172 до 230 ГДж/га відповідно. Такий агрономічний спосіб, як збільшення густоти садіння ризомів із 10 до 20 тис. шт./га на варіанті без добрив забезпечив зростання виходу твердого біопалива з 7,0 до 9,1 т/га та енергії з 112 до 145 ГДж/га відповідно.

Дослідженнями встановлено, що найбільшу врожайність сухої біомаси 15,5 т/га і енергії 271 ГДж/га отримали за вирощування міскантусу на темно-сірому легкосуглинковому ґрунті та системи удобрення N₆₀P₂₀₀K₂₀₀ і густоти садіння 20 тис. шт./га. Урожайність рослини за аналогічних умов вирощування на дерново-підзолистому зв’язно-піщаному ґрунті була меншою на 2,4 т/га і енергії 41 ГДж/га.

Збільшення густоти садіння ризомів культури з 10 до 20 тис. шт./га на двох типах ґрунтів сприяло підвищенню врожайності сухої біомаси — на 2,0 і 1,9 т/га. Внесення мінеральних добрив (N₆₀P₂₀₀K₂₀₀) збільшило вихід врожаю сухої маси до контролю (без добрив) — 4,4 та 4,8 т/га.

Юрій ФУРМАНЕЦЬ, канд. с.-г. наук
Мирослава ФУРМАНЕЦЬ, канд. с.-г. наук
Інститут сільського господарства Західного Полісся НААН