Мискантус урожай с гектара
Обновлено: 08.07.2024
На сегодняшний день особое внимание уделяют сырью, полученному в результате выращивания высокопродуктивных многолетних растений, которое гарантированно дает биомассу соответствующего качества. Одной из таких растений является мискантус гигантеус – Miscanthus giganteus.
Мискантус является близким родственником сахарного тростника, но имеет низкую концентрацию сахарозы в стеблях. Это растение, учитывая высокую производительность сухой биомассы, рассматривают как большой источник: целлюлозы - около 44%, лигнина - 17 гемицеллюлозы - 24%. Ценным сырьем мискантуса делает то, что на время уборки он имеет низкие показатели влажности (10-25%) и содержания свободного сахара и азота.
Потенциальными потребителями топлива из мискантуса являются разнообразные заводы (мясо-молочные, цементные и т.п.), электростанции и другие пользователи тепла, целлюлозно-бумажные заводы. Переработанный комбайнами на щепу, мискантус является уже готовым топливом для промышленных котельных. При сжигании урожая с одного гектара выделяется столько же тепла, сколько с 15-20 тыс. м 3 газа или 20-25 т угля.
Уже со второго года выращивания начинают получать промышленный урожай, достигающий от 4 до 10 т/га. Высокой производительности - до 25 т угля и более сухой биомассы в год можно получить уже на третий год выращивания культуры. Насаждения мискантуса можно использовать в течение примерно ЗО лет.
Интересное растение еще и тем, что ее корневая система в поисках влаги и питательных веществ может достигать глубины 6 м. Рост и развитие культуры весной начинается за дневной температуры свыше 10 °С.
Мискантус очень неприхотливое растение: несмотря на значительный период использования его посева, культура нуждается в подпитке минеральными удобрениями только в самом начале выращивания. К тому же мискантус очень хорошо растет практически без применения пестицидов, поэтому его можно считать относительно экологически безопасной культурой. В Европе он получил широкую известность как биомасса, которую используют прежде всего как топливо для электростанций из за низкого содержания влаги и золы и высокий выход энергии от сжигания сырья.
Выбор участка и предпосадочная подготовка почвы
Высокие урожаи мискантуса можно получить в условиях умеренного климата с достаточным количеством тепла и солнечной энергии при уровне-влагообеспеченности до 500-600 мм осадков в год. Оптимальная температура для роста мискантуса - 28 . 32 °С.
Культура нетребовательна к качеству почвы, поэтому ее можно выращивать на малопродуктивных деградированных землях, на полях с уклоном до 7 °, с кислотностью почвы рН 5,5-7,5. Мискантус хорошо адаптирован к неблагоприятным условиям выращивания, в частности к культивированию его на бедных уплотненных почвах. Хорошо развитая корневая система растения пригодна к росту на различных типах почв - от песков с низким уровнем грунтовых вод к почвам с высоким содержанием органического вещества. Но не рекомендуется выращивать мискантус на чрезмерно пере увлажненных почвах - это может негативно повлиять на его прорастания весной, а также не слишком удачный вариант для засушливых регионов. Поэтому плантации мискантуса рекомендуется закладывать на почвах, которые не пригодны для выращивания типичных сельскохозяйственных культур (или на почвах несельскохозяйственного назначения), но с хорошей водоудерживающей способностью.
Готовят площадь к весенней посадки ризомов мискантуса с сентября: вносят органические удобрения (по возможности), проводят зяблевую вспашку. Весной проводят предпосадочную культивацию почвы и высаживают мискантус. Поскольку это многолетнее растение, предпосадочная подготовка почвы и высадка мискантусовых ризомов являются одними из самых ответственных элементов технологии выращивания, от качественного и своевременного выполнения которых будет зависеть объем выхода биомассы мискантуса в последующие годы.
Обработка площади весной и высадки ризомов мискантуса следует проводить, когда почва влажная и хорошо крошится. Особенно большое значение для качественного и дружного прорастания ризом имеет грунтовая влажность. Предпосадочную обработку почвы выполняют на глубине от 7,5 до 12,5 см. Плотность почвы в разрыхленном слое должна быть в пределах от 0,2 до 1,0 МПа. Влажность почвы в слое от 0 до 10 см должна составлять от 25 до 35%.
Внесение минеральных удобрений обычно проводят до высадки ризом. В последующие годы их внесения в виде подпитки иногда требуется только после сбора урожая, но до появления всходов ранней весной, поскольку побеги растут быстро и достаточно высоко и могут быть препятствием для качественного проведения процесса подпитки.
Уход за посевами
Важное значение имеет контроль численности сорняков в посадках мискантуса, особенно в течение первого и второго года выращивания. В дальнейшем такой необходимости нет, поскольку растения мискантуса уже хорошо укоренившиеся и конкурентные по сорняков.
С апреля по май (при необходимости), в случае если растение не превышает 1 м высотой, проводят междурядную обработку почвы, применяют гербициды, которые контролируют численность сорняков.
Внесение удобрений, пестицидов и проведение междурядных обработок проводят так же, как и в выращивания традиционных сельскохозяйственных культур, но преимущественно в первый год вегетации. В последующие годы такие меры имеют весьма ограниченный характер - в случае целесообразности их проводят только ранней весной, в начале вегетации.
Уже летом стебли мискантуса, начиная с третьего года выращивания, могут достигать высоты до 3-4 м, после чего нижние слои листьев начинают отмирать. В конце вегетационного периода питательные вещества из стеблей и листьев перемещаются в корневище и будут использованы растением в следующем году. Ограниченное потребление растением влаги в период вегетации может быть препятствием в достижении полного ее потенциала. В период сильной засухи листья мискантуса скручиваются, а потом начинают отмирать в направлении от кончика листа. Некоторых проблем культуре могут нанести весенние заморозки, которые приостанавливают рост и развитие растений и частично повреждают листья, а также ранние осенние, - что отражается на продолжительности вегетационного периода и на общей урожайности мискантуса.
Рост и развитие растений продолжается до августа - сентября и прекращается при наступлении низких температур (ниже 6 °С). Полное старения растений происходит после первых осенних заморозков.
♦ Высокая засухо и морозостойкость
♦ Возможность выращивания в почве с кислотностью рН 5,5-7,5
♦ Низкая потребность в питательных веществах
♦ Высокое содержание целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина
♦ Низкая влажность сырья - 10-25%
♦ Способность предотвращать грунтовым эрозионным процессам
♦ Свойство понижать радиационного загрязнения почвы без накопления радиации в самом растении.
♦ Это многолетнее растение со сроком использования насаждений до 20-25 (С) лет
Мискантус гигантский достигает 3,5 метра в высоту и может культивироваться на одном месте 20-25 лет. Причем сажать мискантус можно даже на низкопроизводительных, загрязненных тяжелыми металлами и отходами почвах, пишет agrotimes.
Инвестиции в гектарную плантацию составляют $2 500. За год с такой площади можно получить 20 тонн биомассы влажностью 12-15%.
Мискантус имеет высокую урожайность и не нуждается в защите от сорняков. Для ухода подойдет стандартное агротехническое оборудование и механизмы, рассказывает Кучерук.
Сегодня в сельском хозяйстве значительное внимание уделяется биоэнергетическим растениям, среди которых многолетние травы занимают особое место в связи с высокой продуктивностью биомассы и возможностью длительного использования плантаций. Мискантус как новая техническая культура обладает большим соответствующим ресурсом.
В России энергетический потенциал биомассы можно определить как высокий. При этом важными аспектами являются выбор источника сырья, его количество и качество. К одному из самых перспективных ресурсов для промышленного производства в данном отношении, в том числе в нашей стране, относится род многолетних травянистых растений Miscanthus, обладающий потенциальной продуктивностью до 40 т сухой биомассы с гектара.
СТЕПЕНЬ АДАПТАЦИИ
Естественное географическое распространение рассматриваемого рода — умеренные и субтропические зоны на западе до Центральной Индии и на востоке до Полинезии, однако несколько видов было обнаружено в Африке и Северо-Восточной Сибири в бореальной части. Мискантус может произрастать на разных высотах, что свидетельствует о его высоком потенциале приспособления. Также после интродукции данная культура широко адаптирована к различным местам обитания, включая Евразию, Северную и Южную Америку, Новую Зеландию.
В Европе изучаемый вид охарактеризован как многолетнее растение с высокой эффективностью фотосинтеза и секвестирования углерода, способное произрастать на одном месте свыше 20 лет и формировать биомассу с большим количеством целлюлозы. Ранее в Европе и Северной Америке данная культура использовалась в качестве садовых насаждений, в Азии — как источник соломы и корма для животных. Сейчас считается, что мискантус эффективен как биоэнергетическое растение вследствие высокой урожайности и особенностей химического состава биомассы. Одни из первых упоминаний об этом роде на территории бывшего Советского Союза в 1950 году связаны с его оценкой с точки зрения пригодности для использования в кормопроизводстве. Однако, например, в условиях Приобья Новосибирской области ежегодная продуктивность изучаемой культуры достигает всего 12–15 т/га, что прежде всего обусловлено природными условиями территории — недостаточной влажностью почвы в отдельные годы, продолжительными периодами с пониженными температурами и возвратными заморозками.
СТРОЕНИЕ И РАЗВИТИЕ
Вид Miscanthus sacchariflorus, к которому определен отечественный сорт Сорановский, относится к длиннокорневищным травам высотой до 2–2,5 м, имеет прямой жесткий стебель. Листья характеризуются узкой ланцетно-линейной формой до 60 см. Соцветие представляет собой веерообразную метелку длиной до 25 см бледно-фиолетового цвета в начале цветения и бело-серого — в конце. Морфологическое строение подземной части растений данной культуры представлено мочковатой корневой системой со множеством придаточных корней, узлом кущения и видоизмененным побегом — корневищем. Узел и подземные побеги располагаются на глубине 5–20 см от поверхности почвы, а корни размещаются в слое от нескольких сантиметров до 1,5 м. Длиннокорневищное строение подземного побега обеспечивает способность вида к быстрому заселению большой площади при условии отсутствия конкуренции.
Вегетационный период культуры в условиях Новосибирской области имеет определенные особенности. Отрастание побегов начинается поздней весной, цветение наступает в конце августа, а к концу сентября наблюдаются высыхание и отмирание надземной биомассы, связанные с понижением среднесуточной температуры и первыми заморозками. В годы исследований Miscanthus проходил практически полный цикл — достигал генеративной стадии, выметывал соцветия, в которых не происходило образование семян. При анализе видимых морфологических изменений отдельных органов были выделены очевидные фазы: всходы — начало роста междоузлий, кущение, флаговый лист, цветение и отмирание. Продолжительность развития варьируется в зависимости от погодных условий и составляет в среднем от 129 до 136 дней.
КОРМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Сегодня повышенное внимание к рассматриваемому роду связано с тем, что он представляет собой альтернативный, доступный, еще не полностью изученный источник возобновляемой энергии. Данный факт обусловлен различными подходами к переработке биомассы зерновых, в частности плодовых оболочек овса и соломы пшеницы, и технических культур.
Исследование кормовых качеств мискантуса показало их снижение в течение вегетационного периода. По мере прохождения фенофаз в надземной биомассе уменьшается количество протеина и жира и увеличивается содержание клетчатки. Установлено, что ее уровень в растениях для рациона крупного рогатого скота является благоприятным лишь при укосе в конце июня и начале июля. К концу развития концентрация клетчатки заметно превышает оптимальное значение, рекомендуемое для животных, что существенно снижает кормовые качества данной культуры. Содержание обменной энергии (ОЭ) на уровне 9–10 МДж/кг в начале вегетации Miscanthus также свидетельствует о возможности получения в период с конца июня до начала июля подножного корма хорошего качества. Таким образом, в целом отмечается перспективность применения биомассы этой культуры для приготовления силоса и в других целях на ранних стадиях развития по причине жесткости листьев и стеблей. Более того, изучаемый вид Miscanthus sacchariflorus является ценным для проведения селекционных работ, но на территории Новосибирской области данная деятельность с этим растением затруднена, так как его размножение основано исключительно на вегетативном способе.
В СРАВНЕНИИ С ДРЕВЕСИНОЙ
С НАУЧНОЙ ТОЧНОСТЬЮ
В Соединенных Штатах и Европе проходили другие исследования, позволившие выявить, что отдельные виды рода Miscanthus — агрессивные растения, которые способны оказать негативное воздействие на окружающую среду. Данный факт связан с тем, что мискантус, будучи интродуцированным видом, может быть инвазивным. Однако большинство сортов этой культуры, используемых для производства биомассы, представлено стерильными гибридами, и сегодня отсутствуют доказательства, что Miscanthus sacchariflorus инвазивен. К тому же практическим опытом подтверждено, что он легко уничтожается после сбора урожая корневищ гербицидами сплошного действия. В целом известно, что инвазивность присуща прежде всего растениям, размножающимся семенами. Изучаемый вид не дает семян в условиях Сибири, тем самым практически исключая риск подобного воздействия. Распространение ползучих корневищ ограничивается стандартными агротехническими приемами, применяемыми для подобных культур: дискованием периметра поля в 1–2 следа. Следует отметить, что проводимые с 2005 года исследования в нашей стране не выявили инвазии мискантуса на граничащих с опытными участками территориях.
Таким образом, на территории Новосибирской области активно исследуются особенности выращивания Miscanthus sacchariflorus, что позволяет создать научные основы формирования нового направления в сельском хозяйстве — организации производства возобновляемого целлюлозосодержащего сырья для промышленной переработки в Сибири на базе рассматриваемой культуры. Сегодня увеличивается культивируемая площадь под мискантус и разрабатываются адаптированные технологии использования его биомассы.
— Роман Юрьевич, что у вас нового в тутаевском проекте?
— Наш проект уже перерос рамки района и даже области. Сейчас мы приобрели самый большой в России — порядка 200 гектаров земли — питомник мискантуса. Он будет располагаться в Калужской области, значительно южнее Ярославля и Тутаева. Весна туда приходит практически на три недели раньше, чем к нам, соответственно, и рост растений начинается раньше. Земли очень плодородные, и мы рассчитываем, что этот питомник будет играть роль межрегионального рассадочного центра. То есть мы будем выращивать там и продавать биоматериал сельхозпроизводителям, а потом у них покупать выращенную биомассу.
Интерес к этой агрокультуре сейчас очень большой и не только в нашей стране. Мискантус широко культивируется в Европе — в Великобритании, Хорватии, Словении. У нас в средней полосе России климатические условия отличаются от европейских, поэтому наши ученые создали свой сорт, подходящий именно для нашей земли.
— Расскажите, пожалуйста, о нем подробнее.
— Где, кроме нашей области, возник интерес к возделыванию мискантуса?
— Сейчас очень большой интерес к этому появился во многих регионах страны, поскольку перед всеми стоит задача поиска возобновляемого экологичного сырья для различных целей — и как замену древесины для производства бумаги, и как замену пластика в сфере упаковки и одноразовой посуды, и даже как замену нефти для производства топлива.
— Есть ли в России техника для возделывания мискантуса? Все-таки это специфичная культура.
— Вы правы. Для промышленного возделывания мискантуса нужны специальные приспособления, нужно подстраивать сельхозтехнику под наши нужды, конкретно под мискантус.
— Запрет на неразлагаемые упаковочные материалы и одноразовую посуду — это важное решение для защиты экологии нашей страны и ее будущего. Но, кроме запретов, нужны и решения. Надо добавить, что по существующим сейчас международным соглашениям Россия обязуется сокращать выброс углекислого газа в атмосферу, чтобы сократить парниковый эффект.
И мискантус — это стопроцентное решение проблемы. Это решение и по производству разлагаемой упаковки, и по снижению карбоновых выбросов. Массив мискантуса в четыре раза мощнее потребляет углекислый газ, чем лес. При этом мискантус агрессивен с точки зрения роста, то есть гораздо активнее выдает биомассу, чем лес. Ведь лес до промышленного состояния растет 20-30 лет, а мискантус уже через три года будет давать все необходимое как для промышленного производства сырья, так и для сокращения карбонового вреда. На совещании в Туле, о котором я уже говорил, мы договорились о высадке мискантуса на пилотный карбоновый полигон.
— Что это такое и зачем нужно?
— Сейчас в России проводятся эксперименты по запуску лучших отечественных решений по снижению выбросов парниковых газов в атмосферу. Пилотным регионом в этих экспериментах стала Сахалинская область. Там создаются так называемые карбоновые фермы, на которые высаживаются различные растения. Цель — выяснить, какое растение лучше поможет снизить экологический след энергоемкой продукции и достичь углеродной нейтральности. На такой ферме будет создана плантация мискантуса для дальнейшего изучения его позитивного влияния на экологию.
— Есть мнение, что мискантус может даже стать реальной альтернативой ископаемым углеводородам.
В сегодняшнем правовом поле в нашей стране биотопливо не облагается акцизами, то есть оно будет дешевле, чем традиционные бензин или дизельное топливо. При этом и производство его менее затратно, и вреда для природы меньше.
— Есть ли интерес к выращиванию мискантуса у сельхозпроизводителей?
Здесь очень важна роль государства — создать условия для фермеров, чтобы они этим занимались. Цикл выращивания мискантуса не однолетний. До продажи выращенной биомассы пройдет два-три года, поэтому нужны государственные средства для поддержки фермеров в первое время.
— Органы власти идут вам навстречу в развитии проекта мискантуса?
— Да, у нас есть полная поддержка и районной, и областной власти. Правительство солидарно с нами, что мискантус становится значимым инструментом для устойчивого развития региона. Он позволит повысить доходы сельских территорий и прибыльность перерабатывающей промышленности Ярославской области; будет решать важные вопросы занятости населения, создавая дополнительные рабочие места.
При увеличении доходов населения будут решаться и демографические задачи, стоящие перед страной. Проект по выращиванию и переработке мискантуса способствует развитию науки и образования, поскольку возрастает потребность в квалифицированных кадрах отрасли, доходность которой способна мотивировать приток специалистов и потребность в разработке и внедрении новейших инновационных технологий.
Советник министра природных ресурсов и экологии, директор ВНИИ Экологии Иван Стариков считает мискантус чрезвычайно выгодной для России культурой. Этот проект касается всей страны, очень многих ее регионов. По его словам, у России есть все перспективы стать серьезным игроком на мировом рынке биоматериалов. К тому же культивирование мискантуса позволяет сельхозпроизводителям диверсифицировать производство. Поставив плантацию мискантуса, аграрий получает возможность 20-30 лет иметь устойчивый доход, независимо от ситуации на рынке зерна, мяса или молока, — говорит Иван Стариков.
Не забудем и о том, что выращивание и переработка этого растения помогает сохранению экологии и поэтому способствует развитию комфортной среды обитания. В заключение скажу, что мискантус может стать локомотивом развития региона.
Читайте также: