Економічна, енергетична та екологічна ефективність вирощування енергетичної біомаси тополі
DOI:
https://doi.org/10.47414/be.2024.No2.pp9-12Ключові слова:
біоенергетика; Populus L.; культивар “Robusta”; живці, живцеві саджанці; приживлюваність, середня висота; середній діаметр; продуктивність біомаси; економічна, енергетична, екологічна ефективністьАнотація
Наведено результати чотирирічних досліджень росту енергетичних плантацій тополі сорту “Robusta” на вилугуваних чорноземах Правобережного Лісостепу, створених однорічними живцями завдовжки 25 см і діаметром 0,8–1,0 см. Схема садіння — 2,0х0,8 м та 2,0х0,9 м. В кінці першого року вирощування рослини на обох ділянках в середньому мали висоту 1,6 м. За другий рік приріст за висотою в рідкішого варіанту становив 2,0±0,05 м, а за вищої густоти рослин — 2,1±0,05 м. Упродовж третього року вирощування приріст досяг максимальних показників і становив, відповідно, 3,1 та 3,0 м, при цьому середня висота рослин досягла показників 6,8 та 6,6 м відповідно. За четвертий рік вегетації ріст рослин тополі за висотою суттєво сповільнився і становив, відрповідно, 1,2 та 1,1 м. При цьому показники середньої висоти чотирирічних насаджень склали 8,0±0,16 м на густому варіанті та 7,7±0,22 м — на більш рідкому. Встановлено, що з трирічної плантації культивару “Robusta”, створеної живцями, з 1 га можна отримати від 11,66 до 14,58 тонн сухої біомаси, або відповідно — від 207,5 до 259,5 ГДж енергії, а після чертвертого року — від 25,78 до 29,94 т/га, що відповідає від 458,8 до 532,8 ГДж/га. Значне збільшення інтенсивності росту й урожайності біомаси енергетичних плантацій культивару “Robusta” протягом четвертого періоду вегетації вказує, що для отримання максимальної врожайності біомаси доцільно застосовувати 5–6-річний термін вирощування таких плантацій.
Встановлено, що за 4 роки досліджувані тополеві плантації клону “Robusta” поглинають з атмосфери на формування деревної маси 47–55 т/га вуглекислого газу та вивільняють 34–40 т/га кисню. Після четвертого вегетаційного періоду на поверхню грунту під цими насадженнями опало від 3,6 до 4,2 т/га сухої листяної біомаси. Вона містить значну кількість азоту (96,4 кг/га), калію (62,9 кг/га) та кальцію (76,3 кг/га). Вміст фосфору в листяному опаді був незначним — 10,1 кг/га.
Вирощування енергетичної тополі передбачається на сільськогосподарських невгіддях, але воно можливе й на більш багатих землях, зокрема — в полезахисних лісосмугах, де можна налагодити високоефективне вирощування енергетичної біомаси одночасно з виконанням ними в повному обсязі екологічних функцій.
Із збільшенням урожайності енергетичної біомаси з кожним роком досліджень, стрімко зростає її вартість. При цьому вартість енергії, що в ній міститься, значно (в 4,4 рази) переважає вартість самої енергетичної біомаси. Зрізання надземної частини саджанців тополі та заготівля з неї живців може дати значний прибуток — на рівні від 64 до 80 тис. грн на 1 га. Енергетично найбільш ефективним виявився варіант із щільністю садіння 6,3 тис. шт./га, за якого коефіцієнт енергетичної ефективності становить 7,4.
Посилання
Aylott, M. J., Casella, E, Tubby, I. et al. (2008). Yield and spatial supply of bioenergy poplar and willow short-cutting cycle coppice in the UK. New Phytol. 178 (2), 358–370. https://doi: 10.1111/j.1469–8137.2008.02396.x
Bratovich, R., Marlats, R. M., Mikelaites, H. (1996). Relaciyn juvenil-adulto de crecimientes en alturass, diametros у volumenes de clones provenientes de cruzamientos contrdados intr e interaspecificos de Populus sp. Rev. Fite, agron. Univ. nac. La Plata. 1996. 101, № 1. 7–13.
Broeckx, L. S., Verlinden, M. S., & Ceulemans, R. (2012). Establishment and two-year growth of a bio-energy plantation with fast-growing Populus trees in Flanders (Belgium): effects of genotype and former land use. Biomass Bioenerg. 42. 151–163. https: doi:10.1016/j. biombioe.2012.03.005
Debryniuk, Iu. M., & Fuchylo, Ya. D. (2020). Plantation forests in Ukraine: conceptual foundations, resource potential and energy use. Lviv: Galicia Publishing Union. (in Ukrainian).
Desrochers, A. & Thomas, B. R. (2003). A comparison of pre-planting treatments on hardwood cuttings of four hybrid poplar clones. New forests. Vol. 26. Iss. 1. P. 17–32. doi 10.1023/A:1024492103150
Dieter, M. (2016). Poplars and Other Fast-Growing Trees — Renewable Resources for Future Green Economies. 25th Session of the International Poplar Commission: Working Paper IPC/15 (Berlin, 13–16 Sept. 2016). Rome: FAO. 19 р. URL: https://www.fao.org/forestry/45092–0fcd1e7430938785c3e2c0a0a03329a88.pdf
El Bassam N. (2010). Handbook of Bioenergy Crops A Complete Reference to Species, Development and Applications. MPG Books, an ISO 14001 accredited company, UK. 545 р.
Fuchylo, Y. D., Sinchenko, V. M., Hanzhenko, O. M., Humentyk, M. Y., Pyrkin, V. I., Prysiazhniuk, O. I. … & Tkachenko, A. M. (2018). The methodology of the study of willow and poplar energy plantations. Kyiv: Komprint. (in Ukrainian).
Fuchylo Ya. D., Sbytna M. V., Fuchylo O. Ya., & Litvin V. M. (2009). Experience and prospects of growing poplar (Populus sp. L.) in the Southern Steppe of Ukraine. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 7. 66–69. (in Ukrainian)
Fuchylo Ya. D., Litvin V. M., & Sbytna M. V. (2012). Biological, ecological and technological aspects of poplar plantations cultivation in the conditions of Kyiv Polissya. Kyiv: Logos. (in Ukrainian).
Keoleian, G. A. & Volk, T. A. (2005). Renewable Energy from Willow Biomass Crops: Life Cycle Energy, Environmental and Economic Performance. Critical Reviews in Plant Sciences 24. 385–406.
Mann, J. (2012.). Comparison of Yield, Calorific Value and Ash Content in Woody and Herbaceous Biomass used for Bioenergy Production in Southern Ontario, Canada. A Thesis Presented to The University of Guelph. Guelph, Ontario, Canada, 106 p. URL: https://atrium.lib.uoguelph.ca/xmlui/bitstream/handle/10214/3959/Mann%20Thesis%20Defense%20Revised%202.pdf? sequence=1
Spinelli, R. (2007). Short rotation coppice production in Italy. Bornimer Agrartechnische Berichte, Heft 61. Potsdam-Bornim, Germany. 158–167.
Spinelli, R., Natti, C., & Magagnotti, N. (2008). Harvesting short-rotation poplar plantations for biomass production. Croatian Journal of Forest Engineering. 29.2. 129–139.
Spinelli, R., Natti, C., & Magagnotti, N. (2009). Using modified foragers to harvest short-rotation poplar plantations. Biomass and Bioenergy. 33.5: 817–821.
Stoffel, R. (2008). Short rotation woody crops — Hybrid poplar. https://www.forestry.umn.edu/sites/forestry.umn.edu/files/cfans_asset_356341.pdf
Volk, T. A., Berguson, B, Daly, C. et al. (2018). Poplar and shrub willow energy crops in the United States: field trial results from the multiyear regional feedstock partnership and yield potential maps based on the PRISM-ELM model. Global Change Biology Bioenergy. 10 (10). 735–751. https://doi: 10.1111/gcbb.12498
Zalesny, R. S., Bauer, E. O., Hall, R. B., Zalesny, J. A., Kunzman, J., Rog, C. J. & Riemenschneider, D. E. (2005). Clonal variation in survival and growth of hybrid poplar and willow in an in 30 situ trial on soils heavily contaminated with petroleum hydrocarbons. International Journal of Phytoremediation. 7, 177–197. https://doi: 10.1080/16226510500214632
Zalesny, R., Hall, R., Bauer, E. & Riemenschneider D. (2006). Shoot Position Affects Root Initiation and Growth of Dormant Unrooted Cuttings of Populus. Silvae Genetica. 52 (5). 273–279.
Zalesny, S. & Wiese, A. (2006). Date of Shoot Collection, Genotype, and Original Shoot Position Affect Early Rooting of Dormant Hardwood Cuttings of Populus. Silvae Genetica. 55(4–5). 169–182.
