więcej
Transkrypt
więcej
Doświadczenia w uprawie wybranych roślin energetycznych Przyjęte w Polsce cele rozwoju odnawialnych źródeł energii są zgodne z zaleceniami UE, które zobowiązują kraje członkowskie do zwiększania udziału energii uzyskiwanej z biomasy z około 5 % obecnie do 8 % w 2010 r. Polska w UE jest postrzegana jako kraj duŜych potencjalnych moŜliwościach produkcji biomasy, gdyŜ pod ten kierunek produkcji moŜe być przeznaczone do 1,6 mln ha uŜytków rolnych. W dokumencie ”Polityka energetyczna Polski do 2025 roku” przyjęto, Ŝe wykorzystanie biomasy stanowić będzie nadal podstawowy kierunek rozwoju OZE. Według rozporządzenia Ministra Gospodarki ilość biomasy pochodzącej z rolnictwa powinna wynosić 5% ogólnej ilości biomasy wykorzystywanej do celów energetycznych w 2008 r. i wzrastać kaŜdego roku o 10%, aŜ do osiągnięcia 60% udziału w 2014 r. Tak więc rolnictwo musi pogodzić produkcję Ŝywności i pasz, która powinna być lokalizowana na lepszych glebach, z produkcją na cele energetyczne, która z konieczności prowadzona jest na glebach o ograniczonej przydatności rolniczej. Są to z reguły gleby wadliwe, czyli gleby bardzo cięŜkie) okresowo nadmiernie uwilgotnione, o niekorzystnych stosunkach powietrzno-wodnych) oraz gleby średnie i lekkie (okresowo nadmiernie przesuszone) Pod pojęciem roślin energetycznych rozumiemy takie rośliny, które uzyskują duŜe przyrosty biomasy w relatywnie krótkim okresie czasu. Podstawowymi cechami, które powinny charakteryzować rośliny wykorzystywane dla celów grzewczych są: duŜy przyrost roczny, odporność na choroby i szkodniki a takŜe niewielkie wymagania względem siedliska oraz moŜliwość zmechanizowania prac polowych przy zakładaniu plantacji i zbiorze biomasy. Innym istotnym parametrem jest wysoka wartość opałowa oraz zanieczyszczenia jakie powstają po spaleniu. Celem opracowania jest przedstawienie wyników badań i obserwacji uprawy niektórych roślin energetycznych. Zawarte obserwacje pochodzą z pola doświadczalnego CDR O/Radom, a badania na podstawie IUNG Puławy. Doświadczenia polowe załoŜono w IUNG Puławy w latach 2003 i 2004 r. w trzech siedliskach: 1. na glebie cięŜkiej, kompleksu 8 – zboŜowo pastewnego (klasa III b) - Osiny 2. na glebie lekkiej, kompleksu 4 – Ŝytni dobry ( klasa V) - Osiny 3. na glebie średniej, kompleksu 4 – Ŝytni bardzo dobry (klasa IV a) – Grabów Drzewa szybko rosnące Wierzbę krzewiastą (salix viminalis) wysadzono w 2003 r. na glebie kompleksów 8 i 4; były to sztobry czterech klonów; 1023,1047, 1052, 1054 pozyskane z kwalifikowanej plantacji matecznej. W 2004 r. wysadzono 4 szwedzkie i 1 duńską odmianę wierzby: Gigantea, Tora, Olof, Tornhild, Swen. Gęstość nasadzenia wynosiła 40 tys. szt./ha. W pierwszym roku przed zimą wierzbę ścięto na wysokość 10 cm nad ziemią. Na polach doświadczalnych CDR O/Radom wysadzono wiosną 2007 r. wszystkie odmiany i klony pozyskane z IUNG na glebie średniej, kompleksu 8 – Ŝytni dobry (klasa V). Plony i wilgotność drewna wierzby w drugim roku po posadzeniu plantacji (2004) IUNG Puławy Klon Plon świeŜa masa drewna (t/ha) Osiny – kompleks 8 1023 1047 1052 1054 Grabów – kompleks 4 1023 1047 1052 1054 Średnio Wilgotność Plon suchej % masy drewna (t/ha) 33,7 27,0 34,5 22,0 50,7 47,8 50,1 51,0 16,6 14,1 17,2 10,8 26,6 24,6 26,2 28,5 26,5 49,8 48,2 50,1 51,0 49,8 13,4 12,7 13,1 14,0 13,3 Plony wierzby w CDR O/Radom w 3 roku po posadzeniu bez nawoŜenia i ochrony przy załoŜeniu 50 % wilgotności – poletka 1 ar Odmiana Klon Gigantea (DK) Tora (SE) Olof (SE) Tornhild (SE) Swen (SE) 1023 (PL) 1024 (PL) 1053 (PL) 1054 (PL) Wysokość max/ średnia (m) 5,3/4,3 6,1/5,1 7,4/5,5 7,0/5,8 6,8/6,0 5,5/4,5 5,7/4,6 5,6/4,7 4,5/3,2 Grubość max/średnia (cm) 3,9/3,0 4,2/3,6 5,1/4,6 5,8/4,6 4,8/3,7 4,6/3,5 4,9/3,7 4,2/3,8 4,4/3,2 Plon świeŜej masy drewna t/ha 15 23,2 20,8 20,6 20,0 22,2 22,0 22,4 17,6 Plon suchej masy t/ha 7,5 11,6 10,4 10,3 10,0 11,1 11,0 11,2 8,8 Ciepło spalania Gęstość nasypowa kJ/kg s.m. 20 474 19 965 19 332 kg/m3 285 300 276 Wyniki badań wartości energetycznej wierzby Miejscowość Klon Popiół % Osiny 1023 1047 1052 1,27 1,23 1,33 Grabów 1054 1023 1047 1052 1054 1,40 1,30 1,22 1,25 1,33 20 057 18 950 19 273 19 237 19 540 266 265 252 272 260 W 2009 roku do celów porównawczych w IUNG i w CDR O/Radom załoŜono poletka topoli i robinii akacjowej, które naleŜą do drzew szybkorosnących. Fot. CDR O/Radom: Wierzba wiciowa, Topola, Robinia akacjowa Byliny Ukorzenione w doniczkach sadzonki ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita) wyprodukowano z nasion pozyskanych z AR Lublin. Obsada roślin wynosiła w tych doświadczeniach 10 tys./ha w 2004 r. dodatkowo włączono do badań obiekty z obsadą roślin 20 tys. /ha. Plony ślazowca w róŜnych siedliskach (zbiór styczeń 2005 r.) Lokalizacja RZD Grabów* SD PuławyOsiny* SD PuławyOsiny** ŚwieŜa masa Wilgotność Plon suchej masy - t/ha t/ha 9,2 10,1 % 30,4 27,2 6,4 7,4 15,7 28,8 11,2 * - drugi rok po załoŜeniu plantacji * * - trzeci rok po załoŜeniu plantacji Wartość energetyczna ślazowca Miejscowość Osiny Grabów Popiół Ciepło spalania % 2,63 1,17 stan suchy 19 540 19 121 Gęstość nasypowa kg/m3 247 200 Topinambur - słonecznik bulwiasty – (helianthus tuberosus) odmiany Albit wysadzono wiosną 2004 r. tylko na glebie kompleksu 5 w Osinach. Rozstawa roślin wynosiła 70 x 30 cm, bulwy pozyskano z kolekcji IHAR w Radzikowie. Fot. CDR O/Radom: Topinambur, Ślazowiec pensylwański Trawy Sadzonki 5 klonów traw olbrzymich z rodzaju Miscanthus wyprodukowane metodą in vitro zakupiono w Niemczech. Rośliny wysadzono na glebie cięŜkiej w Osinach i średniej w Grabowie w połowie maja w obsadzie 15 tys./ ha, a przed zimą rośliny ścięto na wysokości 10 cm nad ziemią i całe pole obficie ściółkowano słomą w celu zabezpieczenia przed szkodami mrozowymi. Wszystkie genotypy wysadzono na polu CDR O /Radom Średnie plony suchej masy miskanta w 2005 i 2006 r. * Genotyp Giganteus M7 M40 M105 M115 M117 Osiny – kompleks 8 19,8 18,9 16,9 15,2 17,2 19,6 Grabów – kompleks 4 17,0 22,1 16,4 15,7 22,2 - *- zbiór jesienny, plony po zimie mogą być do 30% mniejsze na skutek opadania liści Średnie plony suchej masy miskanta w 2005 i 2006 r. * Genotyp Giganteus M7 M40 M105 M115 Osiny – kompleks 8 19,8 18,9 16,9 15,2 17,2 Grabów – kompleks 4 17,0 22,1 16,4 15,7 22,2 M117 19,6 - *- zbiór jesienny, plony po zimie mogą być do 30% mniejsze na skutek opadania liści Mozgę trzcinowatą (Phalaris arundinacea) szwedzkiej odmiany Bamse wysiano w 2004 r. w obu doświadczeniach w Osinach w ilości około 2 kg/ ha nasion, w rzędy o rozstawie 14,5 cm. Badanym czynnikiem był sposób zbioru – w dwóch pokosach ( pierwszy po wykłoszeniu, a drugi późną jesienią) lub jeden zbiór późną jesienią. Rdest sachaliński (Reynoutria sachalinensis) badano tylko na glebie cięŜkiej. Sadzonki uzyskano z podziału karp korzeniowych pochodzących z kolekcji IHAR Radzików. Wysadzono je w obsadzie 15 tys./ha. W uprawie wszystkich roślin z wyjątkiem mozgi zastosowano jednakowe dawki nawozów (N -75, P2O5 – 50 i K2O – 75 kg/ha); w przypadku mozgi dawka azotu była większa i wynosiła 135 kg N/ha. Na polu doświadczalnym CDR nie stosowano Ŝadnych nawozów ani herbicydów ze względu na ekologiczną produkcję na całej powierzchni gospodarstwa. Fot. CDR O/Radom: Miskanta olbrzymi, Mozga trzcinowata Do celów porównawczych w 2009 roku załoŜono poletka spartiny preriowej, prosa rózgowatowego i palczatki Gerarda. Są to trawą pochodzącą z Ameryki Północnej. W warunkach klimatycznych Polski rosną bardzo szybko, osiągając okazałe wysokości nawet na glebach słabszych V i VI klasy. Są odporne na niskie temperatury i zasolenie gleby. Łatwo adoptują się do skrajnych warunków siedliskowych, dobrze plonują w warunkach suszy, jak teŜ duŜej wilgotności gleby. Fot. CDR O/Radom: Spartina preriowa, Proso rózgowate, Palczatka Gerarda W szerszym zakresie podjęto badania nad uprawą sorga w CDR O/Radom do celów Ŝywieniowych dla bydła i jako roślina energetyczna. Sorgo – zyskuje coraz większą popularność jako substrat do biogazowni, ma mniejsze wymagania glebowe niŜ kukurydza. MoŜe być uprawiane na glebach bardzo lekkich piaszczystych lub czasowo zalewanych. Jako roślina tropikalna nie znosi gleb zimnych, cięŜkich i trwale podmokłych. Sorgo ma bardzo duŜe wymagania termiczne, ale jest bardziej odporne na susze i choroby niŜ kukurydza. Fot. CDR O/Radom: Sorgo Wyniki badań i obserwacji Średnie plony wierzby za okres 3 lat: - gleby cięŜkie 12,9 t s.m./ha - gleby średnie 11,9 t s.m./ha Wilgotność drewna zebranego na przełomie grudnia i stycznia wahała się w graniach 45,3 – 52,7% na glebach cięŜkich i 48,0 – 52,4% na glebie średniej Wierzba wykształcała od 6 do 13 Ŝywych pędów w zaleŜności od klonu lub odmiany i roku, niezaleŜnie od siedliska Genotypy 1054, 1047 oraz odmiana Olof są bardziej przydatne na gleby lŜejsze, natomiast Gigantea i Tornhild na gleby cięŜkie. Na polu doświadczalnym CDR najlepiej plonowała szwedzka odmiana Tora i klony: 1023,1024 i 1053, pozostałe odmiany i klon 1054 zdecydowanie odstawały zmniejszonymi przyrostami masy. Klon 1054 wytwarza duŜą ilość pędów co czyni go trudnym w zbiorze. Nadaje się bardziej na cele wikliniarskie niŜ do spalania. Brak zastosowania herbicydów na polu doświadczalnym CDR powodował bardzo duŜe zachwaszczenie plantacji wymagające 10-krotnego pielenia mechanicznego. Ze względu na wielość odmian i klonów wierzby zaobserwowano minimalne występowanie chorób. Ze względu na małą ilość popiołu przy spalaniu i niską emisję związków szkodliwych wierzba jest zalecana do współspalania. Przydatność uprawy miskanta warunkują wysokie coroczne polny o niskiej zawartości wilgoci oraz niskie zawartości popiołu K, Cl i N przy spalaniu. Cechy te czynią miskanta przydatnym i zalecanym jako biomasa na cele energetyczne. Z biomasą miskanta wywozi się z pola stosunkowo mało składników mineralnych, gdyŜ w czasie jesiennego zasychania roślin są one przemieszczane z liści i pędów do karp korzeniowych. Klony miskanta wysadzone na cięŜkiej zlewnej glebie w CDR dawały słabsze przyrosty masy. Wczesna zima 2009/2010 i obfite opady śniegu spowodowały w części powalenie łanu miskanta co skutkuje stratami plonu i problemy w zbiorze. Z dotychczasowych przeprowadzonych badań wynika, Ŝe ślazowiec dobrze znosi nasze warunki klimatyczne oraz ma niewielkie wymagania glebowe. RozmnaŜany moŜe być przez wysiew nasion albo wegetatywnie przez podział karpy korzeniowej lub z zielonych pędów nadziemnych. Ze względu na niską zawartość popiołu i pozostałych pierwiastków szkodliwych dla środowiska podczas spalania jest przydatny jako biomasa na cele energetyczne. Obfite opady śniegu ostatniej zimy spowodowały mniejsze powalenia niŜ w przypadku miskanta, jednak w przypadku zakładania większych plantacji naleŜy brać pod uwagę takie problemy. Na glebie lekkiej plon suchej masy topinambura części nadziemnej średnio za okres 3 lat wynosił 9,5 t/ha. Dodatkowo moŜna uzyskać około 8-10 t/ha świeŜej masy bulw. Biomasa tej rośliny z uwagi na małą gęstość usypową jest mało przydatna do transportu i spalania. DuŜa zawartość popiołu, chloru i siarki czyni go równieŜ mało przydatnym do spalania i jako substrat do biogazowni. Bulwy moŜna wykorzystać do produkcji biogazu lub etanolu. Dodatkowo w ostatnim roku zaobserwowano duŜe poraŜenie mączniakiem na polu CDR. W doświadczeniach dobrze plonowała szwedzka odmiana mozgi trzcinowatej: Bamse. Łączny plon z dwóch pokosów na cięŜkiej glebie wynosił 16-19 t/ha, na glebie lekkiej ponad 14 t/ha suchej masy. Gatunek ten moŜe okazać się szczególnie przydatny do produkcji biomasy na cele energetyczne na wyłączonych z uŜytkowania rolniczego trwałych uŜytkach zielonych. Jednak z uwagi na duŜą zawartość w plonie popiołu, N, Cl i K przydatność do spalania takiej biomasy jest ograniczona. Z powodzeniem moŜe być wykorzystana jako substrat do biogazowni. Rdest sachaliński jest zaliczany do roślin inwazyjnych, z związku z tym zakres prowadzonych badań był bardzo ograniczony. NaleŜy go wykluczyć przy doborze roślin do uprawy z przeznaczeniem na współspalanie. Opracował: Zdzisław Ginalski CDR O/Radom