Pracowania Traw Pozapaszowych i Roślin Energetycznych, ZTRMiE, IHAR-PIB Radzików

Transkrypt

1 Pracowania Traw Pozapaszowych i Roślin Energetycznych, ZTRMiE, IHAR-PIB Radzików Grzegorz Żurek, Danuta Martyniak, Kamil Prokopiuk współpraca Agnieszka Rachwalska (ZDHAR, Grodkowice)

2 Cel realizacji zadania: Opracowanie i praktyczna weryfikacja zaleceń agrotechnicznych dla uprawy traw wieloletnich na gruntach nieprzydatnych na cele żywnościowe (grunty skrajnie ubogie, zasolone, zakwaszone, zanieczyszczone metalami ciężkimi itp.) z zastosowaniem odpadów organicznych, przetworzonych osadów ściekowych itp. Zakres merytoryczny zadania na 2017 rok: Wykonanie następujących prac: 1. zabiegi pielęgnacyjne na doświadczeniach terenowych założonych w roku 2015; 2. obserwacje wzrostu i rozwoju roślin z uwzględnieniem zróżnicowanych warunków agrotechnicznych; 3. określenie przydatności biomasy do pozyskiwania energii przy produkcji biogazu; 4. opracowanie wyników etapu, określenie zaawansowania realizowanego celu; 5. podsumowanie realizacji pierwszego etapu programu wieloletniego

3 Obserwacje wzrostu i rozwoju roślin z uwzględnieniem zróżnicowanych warunków agrotechnicznych Radzików (granulat na bazie pofermentu z biogazowni) 12,0 10,0 Średnia dla odmian plony biomasy łącznie z 2 pokosów (t s.m./ha) Plon suchej masy: brak istotnego wpływu nawożenia granulatem pofermentacyjnym brak istotnego wpływu odmian 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 BAROLEX BARONKA PASJA BAMAR

4 Obserwacje wzrostu i rozwoju roślin z uwzględnieniem zróżnicowanych warunków agrotechnicznych Grodkowice (osad z oczyszczalni ścieków) Życica trwała, odm. Baronka, plony biomasy w pokosach (t s.m./ha) Średnia dla 4 odmian plony biomasy w pokosach (t s.m./ha) 16,0 14,0 2-gi 1-szy 16,0 14,0 2-gi 1-szy 12,0 12,0 10,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 kontrola 5 t/ha 10 t/ha 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 kontrola 5 t/ha 10 t/ha

5 Obserwacje wzrostu i rozwoju roślin z uwzględnieniem zróżnicowanych warunków agrotechnicznych Siemianowice Śląskie (stabilizatory metali ciężkich) 5,0 4,5 2-gi 1-szy Kostrzewa łąkowa `Pasja plony biomasy w pokosach (t s.m./ha) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2-gi 1-szy 1,5 1,0 0,5 0,0 BAROLEX BARONKA PASJA BAMAR 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 kontrola 0,25% wapna 0,50% wapna Zastosowane stabilizatory m.c.: 0 kontrola (brak dodatku); 1 5% węgla brun. + 0,25% wapna; 2-5% węgla brun. + 0,50% wapna.

6 Obserwacje wzrostu i rozwoju roślin z uwzględnieniem zróżnicowanych warunków agrotechnicznych Niziny (granulat na bazie pofermentu) Plony biomasy z 2 pokosów (t s.m./ha) 7,0 2-gi 1-szy 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 lucerna + Festulolim + L.p. + L.m. L.p. Baronka + lucerna F.a.'Rahela' F.p. Pasja + lucerna F.a. 'Rahela' + lucerna B.i. 'Brudzyńska' + F.a. 'Rahela' P.v. 'Shelter' B.i. 'Brudzyńska'

7 Określenie przydatności biomasy do Radzików pozyskiwania energii przy produkcji biogazu `Plon metanu (m 3 CH 4 /ha) Brak istotnego wpływu nawożenia granulatem z pofermentu , , , , , , , ,0 500,0 0,0 BARONKA PASJA BAROLEX BAMAR

8 Określenie przydatności biomasy do Grodkowice pozyskiwania energii przy produkcji biogazu `Plon metanu (m 3 CH 4 /ha) 6 000,0 kontrola 5 t/ha 10 t/ha 5 000, , , , ,0 0,0 Barolex Baronka Bamar Pasja

9 Określenie przydatności biomasy do pozyskiwania energii przy produkcji biogazu `Plon metanu (m 3 CH 4 /ha) 1 600,0 Siemianowice Śląskie 1 400, , ,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 Barolex Baronka Pasja Bamar

10 Określenie przydatności biomasy do pozyskiwania energii przy produkcji biogazu `Plon metanu (m 3 CH 4 /ha) 2500,0 Niziny 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0,0 lucerna + Festulolim + L.p. + L.m. L.p. Baronka + lucerna F.p. Pasja + lucerna F.a. 'Rahela' + lucerna F.a. 'Rahela' B.i. 'Brudzyńska' + F.a. 'Rahela' P.v. 'Shelter' B.i. 'Brudzyńska'

11 Określenie przydatności biomasy do pozyskiwania energii przy produkcji biogazu Ilość biogazu w biomasie (cm 3 /1 g s.m.) Radzików S. Śląskie Grodkowice BARONKA PASJA BAMAR BAROLEX

12 Wpływ zastosowania stabilizatora doglebowego na dynamikę procesu wygazowywania substratu % biogazu 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 Siemianowice Śląskie 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 BAROLEX - kontrola BAROLEX - stabilizator kolejne dni procesu wygazowywania

13 Upowszechnianie wyników realizacji zadania: Prezentacja posteru na XIII Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej Nauka dla Hodowli Roślin i Nasiennictwa Roślin Uprawnych Zakopane, (Żurek G., Martyniak D., Prokopiuk K., Rachwalska A., Pogrzeba M Wpływ doglebowej aplikacji odpadowych substancji organicznych na skład chemiczny biomasy traw wieloletnich.) Udział w Targach Rolniczych AGROTECH w Kielcach (17 19 marca). Publikacje popularno naukowe: Martyniak D., Żurek G., Martyniak M Trawy wieloletnie na cele energetyczne agrotechnika i technologia przerobu. Wieś Jutra 1 (190): Martyniak D., Żurek G., Martyniak M Trawy wieloletnie na cele energetyczne nowe wyzwania dla gospodarstw rolniczych. Wieś Jutra 1 (190): Martyniak D Proso rózgowe alternatywny surowiec dla produkcji energii. BioMasa AGRO nr 9(29): Opracowane metodyki: Żurek G., Martyniak D. Technologia uprawy i wykorzystania roślin na cele nieżywnościowe. Cz.1. Przegląd gatunków oraz agrotechnika. Wydawnictwo IHAR- PIB, str

14 Podsumowanie I-szego etapu realizacji zadania 2.11 Zakres prac (zgodnie z harmonogramem): Etap I (lata ): wybór lokalizacji doświadczeń (rok 2015), charakterystyka gleb w wybranych lokalizacjach w oparciu o analizy chemiczne i skład mechaniczny (rok 2015), wybór i charakterystyka substancji wzbogacających glebę (rok 2015), dobór gatunków do poszczególnych lokalizacji oraz założenie doświadczeń terenowych (rok 2015), zabiegi pielęgnacyjne na doświadczeniach terenowych, obserwacje wzrostu i rozwoju roślin z uwzględnieniem zróżnicowanych warunków agrotechnicznych, określenie składu chemicznego biomasy (rok 2016), określenie przydatności biomasy do pozyskiwania energii przy produkcji biogazu (rok 2017), opracowanie wyników etapu, określenie zaawansowania realizowanego celu.

15 Lokalizacja doświadczeń, charakterystyka gleb oraz ich deficytów jakościowych (1) Niziny, (2) N. Koniemłoty: ph < 4,5; subst.org. < 1,5% (3) Grodkowice: subst.org. < 1.5% Radzików (4) Siemianowice Śl.: Pb > 100 mg kg -1 ; Cd > 10 mg kg -1 ; (k.) Radzików: subst.org < 1,5% Siemianowice Śląskie Niziny, Niziny - Koniemłoty Grodkowice

16 Dobór oraz zastosowanie substancji redukujących deficyty jakościowe gleby (1) Niziny, (2) N. Koniemłoty: granulowany nawóz na bazie pofermentu z biogazowni (3) Grodkowice: stabilizowany osad z oczyszczalni ścieków (4) Siemianowice Śl.: stabilizator metali ciężkich Radzików Niziny, Niziny - Koniemłoty Grodkowice (k.) Radzików: granulowany nawóz na bazie pofermentu z biogazowni Siemianowice Śląskie

17 Wnioski z realizacji 1-szego etapu: PLONOWANIE: Dodatki substancji organicznych w warunkach gleb słabych dodatnio stymulowały wzrost plonu biomasy. Cecha te jest jednak silnie uwarunkowana gatunkowo. Relatywnie największe efekty w postaci podwyższenia plonowania biomasy stwierdzono po podaniu osadu ściekowego z oczyszczalni ścieków komunalnych w ilości 10 t/ha. Średni wzrost plonu biomasy dla 4 odmian traw w drugim roku wegetacji wyniósł 23% plonu z wariantu nienawożonego. Najefektywniej w kontekście stymulacji plonu biomasy w warunkach skażenia gleby metalami ciężkimi działa dodatek 5% frakcji węgla brunatnego z 0,25% wapna. SKŁAD CHEMICZNY BIOMASY: Nie stwierdzono wpływu dodatku granulatu nawozowego na skład chemiczny biomasy. Taką zależność stwierdzono z kolei po zastosowania osadu z oczyszczalni. Zmiany zawartości większości składników w biomasie były wprost proporcjonalne do zastosowanej dawki osadu. Stwierdzono niewielki efekt aplikacji stabilizatorów doglebowych w kontekście ograniczenia pobierania metali ciężkich. Widoczne było jedynie ograniczenie pobierania Fe, Mn, Zn wraz ze wzrostem udziału wapna w stabilizatorze.

18 Wnioski z realizacji 1-szego etapu: POTENCJAŁ W ZAKRESIE PRODUKCJI BIOGAZU: Efektywność pozyskiwania biogazu była ściśle związana z predyspozycjami genetycznymi badanych odmian oraz specyfiką lokalizacji. Plon metanu (ilość CH4 uzyskana z 1 ha uprawy) był największy w wypadku odmiany Bamar, uprawianej z zastosowaniem nawożenia osadem ściekowym w ilości 10 t/ha. Największe ilości biogazu w przeliczeniu na 1 g s.m. substratu otrzymano dla odmian: Baronka życicy trwałej (762,6 cm 3 ) oraz Pasja kostrzewy łąkowej (750,9 cm 3 ). Stwierdzono wpływ zastosowania stabilizatora metali ciężkich (dawka wyższa) na dynamikę procesu wygazowywania biomasy z odmiany Barolex kostrzewy trzcinowej.

19 Wnioski z realizacji 1-szego etapu: Dla praktyki rolniczej: Stosowanie osadu z oczyszczalni ścieków, oprócz efektu plonotwórczego powoduje również intensywny rozwój chwastów po wysiewie. Z kolei stosowanie granulatu z pofermentu należałoby powtarzać pogłównie co 2 lata. Na glebach słabych i piaszczystych lepsze efekty w postaci większego plonu biomasy i ewentualnie metanu uzyskuje się z wysiewów mieszanek, zwłaszcza z udziałem lucerny. W zasiewach jednogatunkowych, wspomaganych nawożeniem osadami ściekowymi obiecujące plony metanu można uzyskać z odmiany Bamar perzu wydłużonego, aczkolwiek dopiero od drugiego roku pełnej wegetacji. Zadowalające plony biogazu można uzyskać szybciej, wysiewając życicę trwałą (np. odm. Baronka) lub kostrzewę łąkową (np. odmiana Pasja). Odmiany te jednocześnie są bardziej krótkotrwałe od perzu wydłużonego.

20 Upowszechnianie wyników realizacji zadania Publikacje naukowe: Wiewióra B., Martyniak D., Żurek G Seedborne mycoflora and germination of seeds of new bioenergy grass species, tall wheatgrass, and other cool-season grass species. Seed Sci & Technol. 43, (IF = 0,48) Kulig R., Skonecki S., Michałek W., Martyniak D., Piekarski W., Łysiak G., Różyło R The Andropogon gereardii compaction process in terms of ecological soild fuels production. Pol. J. Environ. Stud. 24 (6): (IF = 0,87) Lalak J., Kasprzycka A., Martyniak D., Tys J. (2016) Effect of biological treatment of Agropyron elongatum 'BAMAR' on biogas production by anaerobic digestion. Bioresource Technology, 200, , (IF = 4,917) Lalak J., Martyniak D., Kasprzycka A., Żurek G., Moroń W., Chmielewska M., Wiącek D., Tys J. (2016) Comparison of selected parameters of biomass and coal. International Agrophysics PAN, 30, , (IF= 1,119) Publikacje popularno naukowe: Martyniak D. (2015) Odpady i osady organiczne a nawożenie roślin energetycznych. Biomasa, 3 (10); Martyniak D. (2016) Rożnik przerośnięty. BIOMASA, nr 3, str Martyniak D. (2017) Proso rózgowe - alternatywny surowiec do produkcji energii. BioMasa AGRO 9(29):32-35 Martyniak D., Żurek G., Martyniak M. (2017) Trawy wieloletnie na cele energetyczne - agrotechnika i technologia przerobu. Wieś Jutra 2(191): Martyniak D., Żurek G., Martyniak M. (2017) Trawy wieloletnie na cele energetyczne - nowe wyzwanie dla gospodarstw rolniczych. Wieś Jutra 1(190): 45-49

21 Upowszechnianie wyników realizacji zadania Instrukcje i metodyki: Martyniak D., Metodyka uprawy kostrzewy trzcinowej (Festuca arundinacea Schreb.) na biomasę. s. 1-5 D. Martyniak. Podstawowe zasady metodyki uprawy stokłosy bezostnej (Bromus inermis Leyss) na biomasę. Str Żurek G., Martyniak D. Technologia uprawy i wykorzystania roślin wieloletnich na cele nieżywnościowe - Cz. I. Przegląd gatunków oraz agrotechnika. Wyd. IHAR-PIB, str Szkolenia, pokazy, udział w targach rolniczych: 9

22 Partnerzy realizacji zadania: urząd Gminy Tuczępy - nadzór nad realizacją prac w terenie, lokalna promocja działań; rolnik indywidualny - dysponent gruntów pod doświadczenia w 2 lokalizacjach w woj. świętokrzyskim (punkty doświadczalne Niziny, Niziny-Koniemłoty); Gminny Zakład Komunalny, Kłaj - dostawca osadów ściekowych (punkt doświadczalny w Grodkowicach); Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach - udostępnienie stabilizatorów doglebowych (punkt doświadczalny Siemianowice Śląskie); Instytut Agrofizyki PAN, Lublin współpraca w zakresie publikowania wyników badań; Bioelektrownie Świętkorzyskie MK sp. z o.o. lokalny odbiorca biomasy. Pionner Hi-Bred Northern Sales Division - analizy biomasy metodą NIRS.