Перспективи вирощування біоенергетичних культур на осушуваних торфових ґрунтах Західного Полісся в умовах кліматичних змін

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перспективи вирощування біоенергетичних культур на осушуваних торфових ґрунтах Західного Полісся в умовах кліматичних змін

Мета. Визначити найбільш перспективні види біоенергетичних культур і дослідити потенціал їхньої продуктивності на осушуваних торфових ґрунтах Західного Полісся в умовах змін клімату. Методи. Польовий - для спостереження за ростом і розвитком рослин, формуванням їхньої врожайності, лабораторний - для визначення кількісних і якісних характеристик агрохімічних і фізико-хімічних властивостей торфових ґрунтів, вимірювальний та вимірювально-ваговий - для визначення врожайності, водного режиму ґрунту, гамма-спектрометричний - для визначення вмісту радіонуклідів у ґрунті та рослинницькій продукції, розрахунково-порівняльний - для визначення енергетичної ефективності вирощування біоенергетичних культур на осушуваних торфових ґрунтах Західного Полісся. Результати. Установлено потенціал продуктивності найпоширеніших видів деревних, одно- та багаторічних трав'янистих біоенергетичних культур в умовах осушуваних торфових ґрунтів Західного Полісся. Досліджено можливість одержання власного насіннєвого та посадкового матеріалу основних видів біоенергетичних культур у зоні Західного Полісся. Висновки. Доведено, що найбільш перспективною і технологічною деревною біоенергетичною культурою для вирощування на осушуваних землях Полісся є верба прутовидна шведської селекції, яка за оптимальних умов щороку може забезпечувати одержання до 28 - 30 т/га деревної біомаси, що в 10 - 14 разів перевищує за продуктивністю традиційні лісові насадження. Серед трав'янистих багаторічних біоенергетичних культур найбільш перспективними є міскантус та сіда, які забезпечують одержання до 25 т/га сухої біомаси, а серед трав'янистих однорічних культур - сорго цукрове, сорго віничне та кукурудза, що забезпечують одержання до 20 т/га сухої маси. Доведено, що на осушуваних торфових ґрунтах Західного Полісся за умови належної агротехніки можна успішно займатися насінництвом більшості досліджуваних біоенергетичних культур, зокрема таких теплолюбних, як кукурудза, сорго цукрове, віничне, суданське, пайза. Зважаючи на високий коефіцієнт розмноження насіння, ці культури можна швидко впровадити у виробництво на певній площі.

Ключові слова: вегетативна маса, суха біомаса, біопаливо, вихід енергії. біоенергетичний торфовий грунт продуктивність

Experimental station, Sarny, Rivne oblast, 34501, Ukraine, 6National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine,

Prospects of growing bioenergy crops on dried peat soils of the Western Polissia in conditions of climate change

Goal. To identify the most promising types of bioenergy crops, and explore the potential of their productivity on drained peat soils of Western Polissia in climate change. Methods. Field - to monitor the growth and development of plants, the formation of their yields, laboratory - to determine the quantitative and qualitative characteristics of agrochemical and physicochemical properties of peat soils, measuring and weighing - to determine yields, soil water regime, gamma-spectrometric - to determine the content of radionuclides in soil and crop products, calculation and comparison - to determine the energy efficiency of growing bioenergy crops on drained peat soils of Western Polissia. Results. The productivity potential of the most common species of woody, annual and perennial herbaceous bioenergy crops in the conditions of drained peat soils of Western Polissia was determined. The possibility of obtaining the own seed and planting material of the main types of bioenergy crops in the area of Western Polissia was studied. Conclusions. It is proved that the most promising and technological wood bioenergy crop for growing on drained lands of Polissia is a violet willow of Swedish selection, which under optimal conditions can provide up to 28 - 30 t/ha of wood biomass annually, which is 10 - 14 times higher than traditional productivity of forest plantations. Among herbaceous perennial bioenergy crops, the most promising ones are miscanthus and sedge, which provide up to 25 t/ha of dry biomass, and among herbaceous annual crops - sugar sorghum, broom sorghum, and corn, which provide up to 20 t/ha of dry tables. It is proved that on the drained peat soils of Western Polissia, with proper agricultural techniques, it is possible to successfully engage in seed production of most of the studied bioenergy crops, including heat-loving ones such as corn, sugar sorghum, broom sorghum, Sudan sorghum, paise. Due to the high rate of seed propagation, these crops can be quickly introduced into production in a certain area.

Key words: vegetative mass, dry biomass, biofuel, energy yield.

Останніми роками дедалі частіше виникає проблема подальшого використання перезволожених земель Західного Полісся з нерегульованим водно-повітряним режимом. Крім часткової ренатуралізації, одним з альтернативних способів їх використання може стати вирощування біоенергетичних культур [1, 2]. До того ж в останні 20 -30 років відбувається ще й стрімке підкислення осушуваних земель та зниження вмісту рухомих форм азоту, фосфору і калію, що ускладнює вирощування традиційних сільськогосподарських культур [3]. Через нестачу коштів на проведення агрохімічної меліорації таких ґрунтів у регіоні стає дедалі більше. Вони часто виводяться з повноцінного сільськогосподарського використання, в кращому разі використовуються під малопродуктивні пасовища чи сінокоси, або просто облогують і заростають чагарниковою рослинністю. Тому важливим є питання їх подальшого використання [4].

Аналіз останніх досліджень і публікацій. У наукових колах останнім часом розмірковують про доцільність відведення частини осушуваних земель із нерегульованим водним режимом під плантації біоенергетичних культур. Вагомим аргументом для розвитку зеленої енергетики є те, що багато енергетичних культур здатні рости на малородючих землях із підвищеною кислотністю і, що особливо важливо для зони Полісся, - на перезволожених землях із нерегульованим водно-повітряним режимом та виведених із сільськогосподарського використання або тимчасово невикористовуваних [5 - 9]. Тобто ці культури повинні займати відповідну ґрунтово-територіальну нішу, щоб не створювати в регіоні вирощування конкуренції для основних продовольчих сільськогосподарських культур. Тому вирощування на осушуваних землях біоенергетичних культур, передусім невибагливих до водно-повітряного режиму, дасть змогу повернути ці землі для ефективного використання [5].

Дослідженнями встановлено, що серед відомих енергетичних культур найперспективнішими є верба прутовидна (Salix viminalis L.) та міскантус гігантський, що зумовлено невибагливістю до умов вирощування, високою продуктивністю та здатністю поліпшувати еколого-меліоративний стан ґрунтів і навколишнього середовища. Серед однорічних біоенергетичних культур перспективними є сорго цукрове та кукурудза [4, 10, 11].

Нині питання можливості вирощування біоенергетичних культур на осушуваних торфових ґрунтах Західного Полісся мало вивчене. Недостатньо вивченим є також вплив параметрів водно-повітряного та поживного режимів ґрунту на продуктивність біоенергетичних культур.

Мета досліджень - визначити найперспективніші види біоенергетичних культур і дослідити потенціал їхньої продуктивності на осушуваних торфових ґрунтах Західного Полісся в умовах змін клімату.

Методика досліджень. На Сарненській дослідній станції Інституту водних проблем і меліорації НААН останніми роками проводять дослідження з вивчення біологічної та енергетичної продуктивності трав'янистих одно- і багаторічних біоенергетичних культур, які за світовою практикою належать до найбільш перспективних. Їх проводять на осушуваному торфовому масиві "Чемерне" Сарненської дослідної станції (Рівненська обл.). За морфологічними ознаками, ботанічним складом, водно-фізичними та агрохімічними властивостями цей масив є типовим для Західного Полісся - глибоким середньозольним незаплавним гіпново-осоковим болотом низинного типу. Ґрунт дослідних ділянок добре забезпечений легкогідролізованим азотом, має низький уміст фосфору та дуже низький калію. Дослідні ділянки відзначаються слабокислою реакцією ґрунтового середовища (рН_Сол 4,8 - 5,0).

Результати досліджень. Погодні умови в 2016 - 2020 рр. проведення досліджень були нетиповими для зони Західного Полісся. Так, вегетаційний період 2016 р. відзначався нерівномірним випаданням опадів із різкими перепадами температури. За вегетаційний період випало 176 мм опадів, що на 224 мм (56%) менше середньобагаторічного значення. Середньомісячна температура повітря становила 16,2°С і була вищою на 1,5°С за багаторічний показник. Вегетаційний період 2017 р. був також дуже посушливим, однак, опади випадали більш рівномірно порівняно з 2016 р. За вегетаційний період 2017 р. випало 227 мм опадів, що на 173 мм (43,3%) менше середньобагаторічного значення. Середньомісячна температура повітря становила 15,5^оС і була вищою на 0,8^оС порівняно з багаторічним показником.

За вегетаційний період 2018 р. випало 255 мм опадів, що на 145 мм менше за багаторічну норму, або 63,7% від норми. Особливу нестачу опадів відзначено в квітні та червні, коли випало 26 та 38% від норми. Середньомісячна температура повітря в 2018 р. становила 17,1°С, що на 2,5°С вище за середньобагаторічну норму.

За вегетаційний період 2019 р. випало 317,2 мм опадів, що на 82,8 мм менше за багаторічну норму, або 79,3% від норми.

Середньомісячна температура повітря в

2019 р. становила 15,8°С, що на 1,2°С вище за середньобагаторічну норму.

За вегетаційний період 2020 р. випало 334,7 мм опадів, що на 65,3 мм менше за багаторічну норму, або 83,7% від норми. Середньомісячна температура повітря в 2020 р. становила 15,4°С, що на 0,8°С вище за середньобагаторічну норму.

Отже, погодні умови в роки досліджень відзначалися нестачею опадів і підвищеними середньодобовими температурами порівняно із середньобагаторічними показниками.

Регулювання водного режиму на дослідних ділянках здійснювали за допомогою шлюзування. Загалом рівні ґрунтових вод на дослідних ділянках упродовж 2016 -

2020 рр. в квітні - травні були 51 - 63 см, червні - вересні - 65 - 97 см від поверхні ґрунту, що близько до оптимальних значень для більшості досліджуваних видів біоенергетичних культур.

Отримані результати експериментальних досліджень показують, що на осушуваних торфових ґрунтах Західного Полісся можна успішно вирощувати переважну більшість видів біоенергетичних культур (деревних, одно- та багаторічних трав'янистих).

Урожайність біоенергетичних культур на осушуваних торфових ґрунтах наведено в табл. 1

1. Урожайність біомаси біоенергетичних культур на осушуваних торфових ґрунтах за внесення N60P60K120 (середнє за 2016-2020 рр.)