Энергетические перспективы белорусских полей

Энергетические перспективы белорусских полей
Александр Клочков, Андрей Хомутов
Опубликовано в №5 (133), май
Теги:

В современном мире сельское хозяйство поставляет сырье не только для производства продуктов питания, но и энергии. Пока на ее производство используются культуры двойного назначения, однако это едва ли целесообразно в условиях роста населения и дефицита продовольствия. Поэтому ученые всего мира озабочены поиском специализированных энергетических культур, которые станут эффективной альтернативой ископаемому топливу.

Традиционными энергетическими культурами сегодня можно назвать кукурузу и сахарный тростник, которые используются для производства этанола в промышленных масштабах. Во многих странах биотопливо вырабатывают из пшеницы, сахарной свеклы, сои, сорго и др. Однако в условиях роста населения планеты и дефицита продовольствия их использование на энергетические цели неоправданно. Идет поиск специализированных культур, которые могли бы выращиваться на низкоплодородных землях и давать больше энергии, чем традиционные сельскохозяйственные растения.

Беларусь не стоит в стороне от этого процесса. Специалисты в области биоэнергетики считают, что наша страна имеет хорошие перспективы для ее развития. В Беларуси имеются значительные потенциальные площади для размещения энергоплантаций. Уже сегодня Госкомзем рекомендует вывести из активного использования около 750 тыс. га наименее плодородной (до 22 баллов) пашни, где ежегодно «прожигаются» средства. С 2007 года в Центральном ботаническом саду НАН Беларуси Михаилом Ярошевичем начаты специальные исследования по формированию коллекции биоэнергетических растений, и в настоящее время уже можно выделить некоторые виды для возделывания в нашей стране.

Претендент номер один

Мискантус (Miscanthus) — быстрорастущий тростник семейства мятликовые. Его возделывают в Великобритании и других странах Европы.

О возможностях и перспективах возделывания мискантуса наш журнал уже писал в № 12 за 2012 год. Особенности выращивания и использования культуры описаны также в книге А. Р. Цыганова и А. В. Клочкова «Биоэнергетика: энергетические возможности биомассы» (2012).

По энергетической ценности 1 т сухой массы мискантуса эквивалентна 400 кг сырой нефти. Культура может существовать на участке в течение 15–20 лет, достигать до 3,5 м в высоту и давать ежегодный урожай сухой массы 12–18 т/га. По сравнению с пшеницей мискантус требует в 2,3 раза меньше затрат на возделывание и уборку.

Выращивание мискантуса выгодно только в больших масштабах. О снижении себестоимости (см. табл.) можно говорить при получении урожая не менее 18 т/га. Дополнительный доход принесет использование части посевов для размножения культуры и продажи рассады.

Урожай убирается обычными кормоуборочными комбайнами или измельчителями-погрузчиками. Полученная масса сжигается, а также перерабатывается в топливные брикеты или пеллеты (гранулы). Теплотворная способность продуктов из мискантуса составляет примерно 17,5 MДж/кг, что при урожайности 15 т/га эквивалентно получению 262 500 MДж/га, или 73 000 кВт·ч/га. Правда, для сжигания мискантуса нужны специальные котлы. Сегодня в Европе их производит несколько компаний: «Fröling», «Guntamatic», «Hargassner», «Lambion», «Lindner» и др.

Высаженное в наших условиях весной 2012 года растение мискантуса к осени выросло до 1 м. Мискантус отмирает осенью и зимой, листья опадают, обеспечивая питательные вещества для почвы, а стебли убирают зимой или в начале весны. Этот цикл роста повторяется каждый год и дает ежегодный урожай и доходы.

Исследования по воздействию мискантуса на биологическое разнообразие продолжаются. На плантациях растения его можно увеличить за счет птиц, земляных червей, пауков и млекопитающих. Мискантус обеспечивает покрытие почвы в течение большей части года, и это покрытие может действовать как коридор для диких животных.

И корма, и «дрова»

Тарви (Lupinus mutabilis) является одним из видов люпина, выращиваемого в Андах, семена которого используются для приготовления пищи. Содержание белка в семенах больше, чем у сои, и превышает 40 %.

Стебли у растения прямостоячие и достигают высоты 0,8–2 м. Выбор тарви в качестве энергетической культуры для нашей страны обусловлен как уникальностью его биологии, так и богатым практическим опытом возделывания на бедных почвах кормового люпина, накопленным Научно-практическим центром НАН Беларуси по земледелию. Кроме того, улучшенная его посевами пашня при необходимости может с успехом использоваться для возделывания сельхозкультур на традиционные цели без проведения дополнительных мелиоративных работ.

Уникальность биологии тарви заключается в способности активно усваивать азот воздуха (250–300 кг/га), мобилизовывать фосфор из труднорастворимых соединений почвы (30–50 кг/га), формировать плотный высокорослый ценоз высотой 1,2–2,0 м, обеспечивающий сбор сухого вещества до 14 т/га. Энергоплантации на основе тритикале и тарви по урожайности и сбору биоэнергии с гектара приближаются к таковым на основе мискантуса, но высеваются и убираются ежегодно.

Для сжигания биомассы тарви не требуется специальное оборудование. При этом зола может возвращаться в оборот в качестве минерального удобрения (около 250 тыс. т ежегодно). Возможно получение биогаза из зеленой массы, а из зерна — масла для технических нужд. Кроме того, создание и использование энергоплантаций на низкоплодородной почве будет способствовать сохранению пашни и рабочих мест в сельской местности.

При реализации на низкоплодородных землях потенциала урожайности энергосортов тарви на 50 % Беларусь может ежегодно получать с площади в 1,2 млн га около 7,2 млн т сухой биомассы, что соответствует 4,2 млн т условного топлива. В эквивалентном переводе эта биомасса энергоплантаций в десять раз больше всего объема каменного угля (520 тыс. т), использованного в Беларуси в 2000 году.

Медонос с биогазовым потенциалом

Сильфия (silphium, laser) — растение рода Ферула (Ferula), семейство зонтичные. Она может быть интересна для аграриев из районов, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС. Как установили ученые, параметры перехода радионуклидов для зеленой массы сильфии пронзеннолистной находятся на уровне показателей озимого рапса.

По питательной ценности она превосходит рапс, но уступает люцерне, клеверу, эспарцету, доннику и амаранту. В сильфии пронзеннолистной есть кальций и фосфор, витамины (каротин, аскорбиновая кислота и др.), много микроэлементов и протеина, в котором обнаружено 17 аминокислот, в том числе и все незаменимые.

Растение можно выращивать на зеленый корм, для приготовления силоса и травяной муки, которая по качеству не уступает муке из бобовых трав, и скармливать всем видам животных и птицы. Однако к новому виду корма их нужно приучать постепенно. Кроме того, сильфия — ценный медонос с продуктивностью 500–600 кг/га. Зацветает сильфия в июле и продолжает цвести до середины сентября. Максимум цветения наблюдается при температуре 15–25 °С и влажности 70–80 %.

Биоэнергетикам сильфия интересна из-за высокого выхода биогаза, сравнимого со специальными сортами и гибридами кукурузы. Уже со второго года высота растений достигает 1,5–3 м, что дает 13–28 т/га биомассы. При этом затенение земли листвой не позволяет развиваться сорнякам — гербициды не нужны.

Сильфия размножается делением на части корневищ и свежими семенами, которые высевают под зиму и весной (можно через рассаду) широкорядным способом с шириной междурядий 60 см и более. Семена сохраняют всхожесть 2–3 года. Весенние всходы неравномерные и растянутые во времени, озимые — отличные. Всходы появляются при температуре 8–10 °С и выдерживают заморозки до –3…–5 °С. При размножении отрезками корневищ цветение наступает уже в первый год посадки. Сеют сильфию под зиму в течение октября в хорошую сухую погоду до замерзания почвы, при весеннем севе — в мае. Глубина заделки семян — 2–3 см, на легких почвах — 3–4 см с уплотнением почвы. Нормы высева — 7 кг/га, 0,07 или 0,7 г/м2.

На одном месте сильфия может расти до 50 лет. Стебли у нее прямые, четырехгранные, толстые, ветвистые в верхней части, светло-зеленые, растения высотой до 180–250 см. Корневая система состоит из утолщенного главного корня и многочисленных боковых побегов. Соцветие сложное — небольшая корзинка диаметром 3–4 см с ярко-желтыми лепестками, на каждом растении по 50–60 корзинок.

Далекие гости

Ятрофа (Jatropha) — род семейства молочайных. Состоит примерно из 150–175 видов суккулентов, кустарников и деревьев. Естественным ареалом культуры является Центральная Америка, однако сегодня она произрастает во многих тропических и субтропических районах, в том числе в Индии, Африке и Северной Америке. Из Карибского бассейна ятрофа распространилась как растение для живых изгородей. Последние исследования установили, что масло семян является хорошим сырьем для производства биотоплива. Семена ятрофы содержат до 40 % масла. В Бразилии культура уже применяется при производстве биодизеля.

Ятрофа устойчива к засухе и вредителям. Правда, как и многие другие представители молочайных, растение содержит весьма токсичные соединения. При повреждении тканей ятрофы обильно выделяется полупрозрачный сок, который может вызвать раздражение чувствительной кожи.

Просо прутьевидное — это многолетние или однолетние растения высотой 30–200 см. Метелки длиной 15–40 см более или менее раскидистые.

Огромное число разновидностей и сортов с метелками всевозможных окрасок используется в декоративных целях. Растение произрастает в прериях, на открытых землях, в разреженных лесах и на засоленных болотах Канады и США. Как правило, просо прутьевидное имеет высокий прямой стебель, который покрыт густой листвой по всей длине. Листья прочны и жестки, их направленность может быть разной. Соцветия в виде метелок, колоски которых ярко окрашены. Для произрастания растение выбирает солнечные места с малоплодородными почвами. Если почва слишком плодородна, то просо прутьевидное становится менее декоративным, рыхлым, теряется его красота. Жару и морозы оно переносит на удивление хорошо. Размножают его и при помощи семян, и вегетативным способом.

По данным Министерства сельского хозяйства США средняя урожайность проса прутьевидного в США составляет 5 т/га в сухом весе. Средняя себестоимость производства биомассы — 65,86 доллара США/т в сухом весе.

 

Другие материалы рубрики
Азот из атмосферы — в почву. Рекомендации практика
Святослав Пищик
Опубликовано в №3 (179), март
Теги:

Коэффициент использования минерального азота в растениеводстве в основной массе хозяйств не превышает 50 %, особенно при внесении больших доз, а при неблагоприятных условиях азот может быть потерян полностью. В то же время...

Сахар с полей и кагатов
Александр Ращупкин
Опубликовано в №2 (154), февраль
Теги:

Переработчики сахарной свеклы помогают хозяйствам, возделывающим эту культуру, подбирая гибриды и обеспечивая их удобрениями. Какого сырья ждут в итоге на сахарных комбинатах от свеклосеющих предприятий? При каких условиях корнеплод...

Институт плодоводства: почтенный возраст, плодотворные идеи
Александр Ращупкин
Опубликовано в №11 (163) ноябрь
Теги:

Закон о семеноводстве в стадии созревания
Александр Ращупкин
Опубликовано в №3 (131), март
Теги:

В декабре минувшего года депутаты Палаты представителей Национального собрания рассмотрели и приняли в первом чтении проект закона «О семеноводстве». Планируется, что после доработки в апреле, на второй сессии...

Опубликовано в №2(190), февраль
Теги:

Органические биостимуляторы — концентрированные водорастворимые органические препараты для обработки семян, корневых и листовых подкормок сельскохозяйственных культур, содержащие биологически активные вещества:...

Льноводство: на пути к снижению затрат
Валерий Кожановский
Опубликовано в №7 (183), июль
Теги:

На опытных полях РУП «Институт льна» прошел научно-практический семинар, посвященный новым научным разработкам в области селекции, семеноводства и технологии возделывания льна-долгунца и льна масличного.

Комментарии
Войти как