Биоэнергетические культуры Полесья

С развитием добывающей промышленности меньше внимания уделялось возможности получать энергию из растительного сырья. Однако быстрая исчерпаемость запасов добывающихся энергоносителей побуждает общество по-новому оценить энергетический потенциал агрокультур, изменить отношение к биомассе и фитоэнергетике в целом. Потому что новейшие технологии переработки биомассы позволяют превращать энергию, аккумулированную растениями за период вегетации, в источник энергии, который в дальнейшем может использоваться человеком.

Весомым аргументом для развития зеленой энергетики является то, что энергетические культуры способны расти на малоплодородных почвах, а также на землях, выведенных из сельскохозяйственного использования, и формировать при таких условиях большое количество биомассы. То есть они не создают конкуренции для основных продовольственных сельхозкультур.

Ровенская область имеет все составляющие для производства энергетического биосырья. Проведенный за последние годы инвентаризационный анализ пахотных земель области показывает значительный рост незасеянных площадей пашни до 122,7 тыс. га (18,8% от общей площади). Больше пахотных массивов (43%), которые в настоящее время не используются, находятся в Полесской зоне области. Поэтому выращивание здесь многолетних биоэнергетических культур позволит вернуть эти земли для агропроизводства. Переработка же полученного биосырья на твердое биотопливо обеспечит возможность сельхозпредприятиям различных форм собственности превратиться из потребителей энергии в экологически сознательных производителей энергоносителей.

Как известно, в производстве энергии используют быстрорастущие деревья и многолетние травы с быстрым восстановлением после скашивания и высокими приростами урожая биомассы. Эти культуры являются малотребовательными к почвенно-климатическим условиям, в результате многолетнего бессменного выращивания улучшают структуру почвы, а опавшие листья и корневые остатки, остающиеся в почве, способны улучшать ее плодородие.

Самые перспективные

Энергетическая ива является наиболее распространенной энергетической культурой в мире. Это связано с тем, что генотип ивы один из богатейших после риса, и это дает возможность создавать новые сорта и гибриды для разноцелевого использования. Производительность ивы, по оценкам экспертов, составляет 10-15 т/га (при благоприятных почвенно-климатических условиях урожайность возрастает до 25-30 т/га) сухой массы в год, что превышает по производительности традиционные лесные насаждения в 14 раз. Заготовку биомассы ивы можно осуществлять ежегодно, однако доказано, что экономически выгодно собирать урожай каждые три года. Производительность плантаций продолжается более 20-25 лет.

Ива является морозостойкой культурой, хорошо переносит осенние и весенние (до начала и после прекращения вегетации) затопления и кратковременные во время вегетации (до 1 месяца). Благодаря тому, что имеет хорошо развитую корневую систему, может расти как на заболоченных с относительно легким гранулометрическим составом, так и на минеральных, супесчаных, суглинистых почвах. Неприхотливость к почвенно-климатическим условиям выращивания делает иву перспективной культурой для выращивания в зоне Полесья.

Размножают иву саженцами (отрезки стебля 20-25 см), которые высаживают в рядки с междурядьем 70 или 150 см (зависит от системы сбора) в среднем на гектар от 20 до 25 тыс. штук. В течение первого года плантации нуждаются в защите от сорняков, в последующие годы в связи с интенсивным ростом ивы, а следовательно затенением почвы, сорняки не выдерживают конкуренции и не наносят вред насаждениям.

Обязательным агромероприятием после первого года выращивания является срезание однолетнего прироста на высоте 10-12 см к поверхности почвы с целью стимулирования кущения и формирования большего количества биомассы. Через 2-3 года растения формируют куст, в котором насчитывается 15-20, а иногда и больше, побегов. Средний диаметр побега составляет 2-4 сантиметра. За три года, когда растения достигают высоты 4-6 м, в осенне-зимний период проводят сбор биомассы специальной техникой, которая позволяет за один проход агрегата срезать и измельчать биомассу.

Энергетический тополь в последнее время приобретает все большую популярность при выращивании по короткоротационной схеме (1-3-5 лет). В нашей зоне есть все условия для получения высоких урожаев, а именно достаточное количество влаги, света и тепла. К почве тополь, как и ива, малотребователен и может расти практически на всех типах почв, но плохо переносит повышенную кислотность почвы, оптимальный уровень рН-6,5-7,2.

Новые гибриды тополя не образуют семян (мужские формы), поэтому размножаются только черенками длиной 20-30 см и диаметром 6-11 миллиметров. Сажать тополь можно осенью и весной. Осенью под зиму целесообразно сажать на переувлажненных площадях. Черенки тополя сажают вертикально, а на переувлажненных участках – под углом 45% с целью лучшего насыщения почвы воздухом. В основном при выращивании тополя формируют плантации с густотой 7-10 тыс./га, при этом средняя урожайность составляет 10-12 т/га сухой массы. Собирают биомассу так же, как и иву.

Мискантус – многолетняя злаковая культура, относится к группе растений С4, триплоид имеет стерильную пыльцу, поэтому размножается вегетативно, корневищами (ризомами). Растение с четырехметровым стеблем и волосистым пушистым соцветием без семян, содержит 64-71% целлюлозы, содержание золы составляет 2,2%. Растение имеет очень разветвленную корневую систему, поэтому существует возможность выращивать на деградированных, песчаных, супесчаных почвах, на склонах до 7°. Мискантус плохо переносит высокую кислотность и высокий уровень грунтовых вод. Долговечное растение может расти на одном месте в течение 25 лет.

Сажают ризомы мискантуса на глубину 6-10 см в конце апреля-начале мая с междурядьем 50 см, расстояние между растениям – 90-100 сантиметров. В первый год растет медленно и требует интенсивной защиты от сорняков. Биомассу мискантуса собирают ежегодно после прекращения вегетации в осенне-зимний период. Вегетация возобновляется в апреле, когда температура почвы составляет 10-12°С. Производительность в первый год невысокая, и на 3-4 году выращивания вырастает и составляет 25-30 т/га.

Свитчграс, или просо лозовидное относится к многолетним злаковым культурам. Свитчграс может расти на всех типах почв, он нетребователен к содержанию влаги и питательных веществ в почве, устойчив к вредителям и болезням. Корень свитчграса хорошо развит и может достигать 2 м в глубину. Является засухоустойчивой культурой, хорошо переносит жару в летние месяцы. Многолетнее травянистое растение может расти на одном месте в течение 10-15 лет. При низкой себестоимости и малых рисках при выращивании культура не требует больших затрат на создание плантаций и уход, давая при этом высокие урожаи биомассы.

Размножается семенами. При посеве хорошие результаты получают при заворачивании семян на глубину 0,5-1,0 сантиметров. Требует хорошего влагообеспечения в период прорастания семян. В первый год после посева очень чувствителен к засоренности (особенно всходы), требует интенсивной защиты. Урожайность свитчграса в первый год невысокая и увеличивается постепенно с 5-6 т/га в первый год до 10-12 т/га второго и 18-20 т/га третьего года выращивания. Невысокое содержание золы (4,1 %) в сухой биомассе делает культуру перспективной для создания низкозольной топливной продукции.

Сида многолетняя принадлежит к роду многолетней мальвы. Плохо растет на переувлажненных, заплывающих почвах, не выдерживает затопления. Сида является морозостойкой и засухоустойчивой культурой. Формирует мощную корневую систему, растет и на склонах. Многолетнее растение может расти на одном месте в течение 15-20 лет.

Размножается как корневищами, так и семенами. Весной сеют до III декады апреля рядочным способом нормой высева 5-6 кг/га на глубину 2-3 см с междурядьями 45 сантиметров. Семена нуждаются в стратификации, дружные всходы получают при подзимних посевах. Молодые однолетние всходы, вследствие того, что корни не достаточно развиты, являются требовательными к свету и влаге. Растения растут в высоту 1,20-2,10 метра. Сбор биомассы проводят ежегодно, урожайность составляет от 12 до 25 т/га сухой массы (в зависимости от условий выращивания). Собранная биомасса характеризуется низкой зольностью (2-3%) и низким содержанием влаги (19,3%), что является очень важным, поскольку при переработке на топливные гранулы снижаются затраты на досушивание биомассы.

В Институте сельского хозяйства Западного Полесья с 2011 г. заложены участки для экспериментальных исследований с такими перспективными биоэнергетическими культурами как энергетический тополь, мискантус гигантеус, свитчграс, сида многолетняя, щавнат, трава Колумба, горчак Вейриха т.п.. А также на площади 4 га заложен питомник размножения энергетической ивы.

Территория Полесской зоны имеет большой ресурс площадей, на которых с успехом можно выращивать энергетические растения. Это позволит эффективно использовать незанятые малоплодородные участки и задействовать их для получения нового вида сельхозпродукции.

Так, проведенные нашими учеными предыдущие поисковые исследования подтвердили: наиболее перспективной энергетической культурой для зеленой энергетики в зоне Западного Полесья является энергетическая верба. Это связано именно с ее неприхотливостью к условиям выращивания и способностью формировать экономически выгодные урожаи в данных почвенно-климатических условиях.