Plonowanie wybranych gatunków roślin, wykorzystywanych do produkcji biogazu

Transkrypt

1 PROBLEMY INŻYNIERII ROLNICZEJ PIR 2012 (I III): z. 1 (75) PROBLEMS OF AGRICULTURAL ENGINEERING s Wersj pdf: ISSN Wpłynęło r. Zrecenzowno r. Zkceptowno r. A koncepcj B zestwienie dnych C nlizy sttystyczne D interpretcj wyników E przygotownie mszynopisu F przegląd litertury Plonownie wyrnych gtunków roślin, wykorzystywnych do produkcji iogzu Mriusz MATYKA ABCDEF, Jerzy KSIĘŻAK ABCDEF Instytut Uprwy, Nwożeni i Gleoznwstw Pństwowy Instytut Bdwczy w Pułwch Streszczenie W prcy przedstwiono ocenę plonowni kukurydzy i sorg w zróżnicownych wrunkch środowiskowych i grotechnicznych w spekcie ich wykorzystni jko sustrtu w iogzownich rolniczych. Doświdczeni prowdzono w ltch w ukłdzie podloków losownych split-plot, w 4 powtórzenich w 4 rejonch krju. Do oliczeni potencjlnego uzysku iogzu z h uprwy dnego gtunku przyjęto wydjność iogzu dl kukurydzy n poziomie 200 m 3 t 1 ś.m., dl sorg 145 m 3 t 1 ś.m. Plon zielonej msy kukurydzy w zleżności od poziomu nwożeni, odminy i rejonu uprwy wynosił od 41 do 97 t h 1, sorg od 44 do 85 t h 1. Wyniki dń wskzują, że kukurydz cechuje się większym uzyskiem iogzu z jednostki powierzchni (m 3 h 1 ) niż sorgo. Średnio dl wszystkich loklizcji i lt dń uzysk iogzu z uprwy kukurydzy wynosił m 3 h 1, ntomist sorg 9546 m 3 h 1. Niemniej uprw sorg może stnowić korzystną lterntywę dl kukurydzy w przypdku produkcji surowców n potrzey iogzowni n glech słych i rdzo słych. Słow kluczowe: roślin energetyczn, iogz, kukurydz, sorgo Wstęp Ogrniczone zsoy surowców energetycznych, tkich jk rop nftow, węgiel kmienny czy gz ziemny, w sytucji zwiększjącego się zpotrzeowni n energię zmuszją do intensywnego poszukiwni i wykorzystni innych jej nośników, np. energii odnwilnej przyjznej środowisku nturlnemu [GŁASZCZKA i in. 2010]. Odnwilne źródł energii są również jednym z elementów europej- Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Flentch, 2012

2 Mriusz Mtyk, Jerzy Księżk skiego plnu ogrniczni niekorzystnych zmin klimtu i mją przyczynić się do wzrostu gospodrczego, zwiększeni ztrudnieni orz zpewnieni ezpieczeństw energetycznego. Jko jedno z istotniejszych źródeł energii odnwilnej postrzegn jest produkcj iogzu, dostrczjąc dodtkowo korzyści środowiskowych i mogąc zwiększyć dochody rolników [OSLAJ i in. 2010]. W wrunkch Polski rozwój iogzowni rolniczych znjduje swoje umocownie prwne w oprcownym przez Ministerstwo Gospodrki dokumencie pt. Kierunki rozwoju iogzowni rolniczych w Polsce w ltch [Ministerstwo Gospodrki 2010]. Zkłd się w nim utworzenie do 2020 r. w kżdej gminie średnio jednej iogzowni rolniczej, wykorzystującej iomsę pochodzeni rolniczego, z złożeniem posidni przez gminę odpowiednich wrunków do uruchomieni tego przedsięwzięci [KOPIŃSKI i in. 2011]. Jednym z podstwowych elementów, wrunkujących rozwój instlcji iogzowych, jest możliwość zpewnieni odpowiedniej zy surowcowej, szczególnie surowców pochodzeni roślinnego. Celem prcy jest ocen plonowni kukurydzy i sorg w zróżnicownych wrunkch gleowych, klimtycznych orz grotechnicznych w spekcie ich wykorzystni jko sustrtu w iogzownich rolniczych. Mterił i metody dń Doświdczeni prowdzono w ltch w ukłdzie podloków losownych split-plot, w 4 powtórzenich w 4 rejonch krju, w zróżnicownych wrunkch gleowych i klimtycznych (t. 1, 2). Tel 1. Loklizcj i wrunki prowdzeni doświdczeń Tle 1. Locliztion nd conditions of experiments conducted Miejscowość Loclity Grów nd Wisłą Jelcz-Lskowice Mochełek Osiny Województwo Province mzowieckie dolnośląskie kujwsko- -pomorskie luelskie Źródło: wyniki włsne. Source: own study. Współrzędne geogrficzne Geogrphicl coordintes N: E: N: E: N: E: N: E: Wrunki gleowe Soil conditions gle dor good soil gle lekk light soil gle średni medium soil kukurydzy of mize Bosmn Vitrs Bosmn Odmin Vriety sorg of sorghum Sucrosorghum 506 Ron 1 W schemcie doświdczeni czynnikiem I rzędu yły gtunki/odminy roślin: kukurydz, sorgo, czynnikiem II rzędu poziom nwożeni zotem (kg h 1 ): N 1 80; N 2 120; N Zwrtość przyswjlnego fosforu, potsu i mgnezu wynosił odpowiednio (mg (100 g) 1 gley): 14,7 22,6; 12,0 17,0; 2,3 12,2, zwrtość próchnicy 1,2 1,6%, ph 5,3 6,4. Stosowno kg h 1 fosforu i kg h 1 potsu. Siew nsion wykonno siewnikiem punktowym: kukurydz 130 tys. h 1, w dnich od 26 kwietni do 12 mj, sorgo 220 tys. h 1 70 ITP w Flentch; PIR 2012 (I III): z. 1 (75)

3 Plonownie wyrnych gtunków roślin... Tel 2. Wrunki meteorologiczne w okresie prowdzeni doświdczeń Tle 2. Meteorologicl conditions during the experiments Miejscowość Loclity Grów Jelcz-Lskowice Mochełek Osiny Grów Jelcz-Lskowice Mochełek Osiny Rok Yer Sum/Średni Miesiąc Month Totl/Averge III IV V VI VII VIII IX III IX Opdy [mm] Rinfll [mm] Średni tempertur [ C] Averge temperture [ C] ,0 9,0 13,9 17,6 21,5 19,9 12,1 13, ,9 10,3 13,9 18,5 18,4 18,8 14,7 13, ,4 8,6 12,4 17,5 20,8 18,7 12,2 13, ,1 10,8 13,9 18,7 17,5 18,5 14,9 13, ,4 7,8 11,5 16,7 21,6 18,4 12,2 12, ,2 10,5 13,5 17,7 17,5 17,7 14,3 13, ,4 9,3 14,0 17,7 21,7 20,3 12,3 14, ,0 10,5 13,8 18,5 18,2 18,6 15,0 13,9 Źródło: wyniki włsne. Source: own study. od 9 mj do 8 czerwc. Przed siewem nsion zprwino zprwmi owdoójczymi i grzyoójczymi orz stosowno odchwszcznie chemiczne. O ocenine gtunki yły uprwine z przeznczeniem n kiszonkę. Plon zielonej msy zierno po wystąpieniu pierwszych przymrozków z powierzchni 20 m 2 kżdego z czterech powtórzeń. Plon i udził suchej msy określno metodą suszrkowo-wgową. Do oliczeni potencjlnego uzysku iogzu z hektr uprwy dnego gtunku przyjęto wydjność iogzu kukurydzy n poziomie 200 m 3 t 1 ś.m., sorg 145 m 3 t 1 ś.m. [MYCZKO i in. 2011]. Istotne różnice wpływu dnych czynników doświdczeni n oserwowne cechy ocenino z pomocą nlizy wrincji, wyznczjąc półprzedziły ufności testem NIR n poziomie istotności α = 0,05. Anlizy sttystyczne zostły wykonne z użyciem progrmu Sttistic 10. Wyniki dń i dyskusj Plon zielonej msy kukurydzy w zleżności od roku, poziomu nwożeni, odminy i rejonu uprwy wynosił t h 1, sorg t h 1 (rys. 1). Njwiększy plon porównywnych gtunków znotowno n njsłszych glech. Jedynie sorgo w 2011 r. plonowło njlepiej n gleie średniej jkości (Osiny). Anliz sttystyczn wykzł (F = 6,47; p = 0,000342), że njsłiej (średnio ze wszystkich loklizcji) plonowł kukurydz w 2011 r. ITP w Flentch; PIR 2012 (I III): z. 1 (75) 71

4 Mriusz Mtyk, Jerzy Księżk 100 [t h 1 ] f h c e c c i d e d g h i d f h g 20 0 Mochełek Jelcz-Lskowice Osiny Grów Średnio Averge Kukurydz 2010 Mize 2010 Kukurydz 2011 Mize 2011 Sorgo 2010 Sorghum Sorgo 2011 Sorghum 2011 Źródło: wyniki włsne. Source: own study. Rys. 1. Plon zielonej msy dnych roślin; dne oznczone tymi smymi litermi nie różnią się istotnie sttystycznie; dl wrtości średnich różnice są oliczone oddzielnie Fig. 1. Green mtter yields of tested crops; dt mrked with the sme letters re not significntly different; differences for verge vlues re clculted seprtely Plon suchej msy omwinych gtunków roślin (rys. 2) cechuje się dużym zróżnicowniem. Uzyskne wyniki wskzują, że większe plony suchej msy zpewni uprw kukurydzy niż sorg. Duże istotne sttystycznie różnice znotowno zwłszcz w 2010 r. w województwie dolnośląskim (Jelcz-Lskowice), gdzie znczn ilość opdów i korzystny ich rozkłd orz dore wrunki termiczne (t. 2) umożliwiły uzysknie większego niż w innych ltch i loklizcjch plonu kukurydzy. Anliz sttystyczn uzysknych wyników dń (F = 0,90; p = 0,48) wskzuje, że zwiększenie dwki nwożeni zotem z 80 do 160 kg h 1 nie miło istotnego wpływu n plonownie oceninych gtunków w ou ltch i rejonch uprwy (rys. 3). Z porównni plonów zielonej i suchej msy odmin kukurydzy i sorg wynik, że większe plony zpewni uprw kukurydzy odminy Vitrs (średnio o 10,6 t z.m. h 1 ) i sorg odminy Sucrosorghum 506 (średnio o 5,4 t z.m. h 1 ). Uprwine odminy różniły się również zwrtością suchej msy, większym jej udziłem odznczł się odmin sorg Ron (o 3,1%), kukurydzy odmin Vitrs (o 6,7%). 72 ITP w Flentch; PIR 2012 (I III): z. 1 (75)

5 Plonownie wyrnych gtunków roślin [t h 1 ] Mochełek Jelcz-Lskowice Osiny Grów Średnio Averge Kukurydz 2010 Mize 2010 Kukurydz 2011 Mize 2011 Sorgo 2010 Sorghum 2010 Sorgo 2011 Sorghum 2011 Źródło: wyniki włsne. Source: own study. Rys. 2. Plon suchej msy dnych roślin; dne oznczone tymi smymi litermi nie różnią się istotnie sttystycznie; dl wrtości średnich różnice są oliczone oddzielnie Fig. 2. Dry mtter yields of tested crops; dt mrked with the sme letters re not significntly different; differences for verge vlues re clculted seprtely [t h 1 ] Kukurydz Mize Sorgo Sorghum 0 N-80 N-120 N-160 Źródło: wyniki włsne. Source: own study. Rys. 3. Plon suchej msy dnych gtunków roślin w zleżności od poziomu nwożeni zotem (N-80, N-120, N-160 dwki zotu odpowiednio 80, 120, 160 kg N h 1 ); dne oznczone tymi smymi litermi nie różnią się istotnie sttystycznie Fig. 3. Dry mtter yields of tested plnt species depending on the level of nitrogen fertiliztion (N-80, N-120, N-160 nitrogen doses respectively 80, 120, 160 kg N h 1 ); dt mrked with the sme letters re not significntly different ITP w Flentch; PIR 2012 (I III): z. 1 (75) 73

6 Mriusz Mtyk, Jerzy Księżk Znczne różnice plonów suchej msy spowodowły, że potencjlny uzysk iogzu z h uprwy omwinych gtunków jest również zróżnicowny (t. 3). Niezleżnie od rejonu uprwy, w cłym okresie prowdzonych dń większą produkcję iogzu zpewni uprw kukurydzy niż sorg. Uzyskne wyniki znjdują potwierdzenie również w prcch innych utorów [KASPRZAK i in. 2010]. Tel 3. Potencjlny uzysk iogzu z uprwy kukurydzy i sorg Tle 3. Potentil yield of iogs from cultivted mize nd sorghum Potencjlny uzysk iogzu Potentil yield of iogs Loklizcj [m 3 h 1 ] Loclity kukurydz mize sorgo sorghum Mochełek Jelcz-Lskowice Osiny Grów Średnio Averge Źródło: wyniki włsne. Source: own study. Wnioski Plony kukurydzy i sorg są w dużym stopniu uzleżnione od wrunków pogodowych w okresie wegetcji, w mniejszym stopniu od jkości gley i dwki nwożeni zotem. 2. Znczne whni plonów dnych gtunków w poszczególnych ltch, jk też w rejonch uprwy wskzują n konieczność tworzeni rcjonlnych rezerw surowcowych dl funkcjonujących iogzowni. 3. Większym plonem suchej msy orz potencjlnym uzyskiem iogzu (m 3 h 1 ) cechuje się kukurydz. 4. Uprw sorg z przeznczeniem n sustrt do iogzowni może stnowić korzystną lterntywę w stosunku do kukurydzy, zwłszcz w przypdku uprwy n glech słych i rdzo słych. Prc nukow zostł sfinnsown z Projektu nr WND-POIG /08 pt. Oprcownie indeksu gtunkowego i optymlizcj technologii produkcji wyrnych roślin energetycznych z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionlnego w rmch Progrmu Opercyjnego Innowcyjn Gospodrk, Biliogrfi GŁASZCZKA A., WARDAL W.J., ROMANIUK W., DOMASIEWICZ T Biogzownie rolnicze. Wrszw. Wydw. Multico. ISBN ss. 75. KACPRZAK A., KRZYSTEK L., LEDAKOWICZ S., KSIĘŻAK J Evlution of iochemicl potentil (BMP) of vrious energy crops. 3rd Interntionl Conference on Engineering for Wste nd Biomss Vloriztion. WsteEng 10, Beijing, Chin s ITP w Flentch; PIR 2012 (I III): z. 1 (75)

7 Plonownie wyrnych gtunków roślin... KOPIŃSKI J., MATYKA M., MADEJ A Wpływ uwrunkowń przyrodniczych n opłclność uprwy kukurydzy n iogz. Roczniki Nukowe SERiA. T. 13. Nr 5 s Ministerstwo Gospodrki Kierunki rozwoju iogzowni rolniczych w Polsce w ltch [on-line]. Wrszw. [Dostęp ]. Dostępny w Internecie: Polsce%20_dokument%20przyjety%20przez%20Rde%20Ministrow_ pdf ss. 23. MYCZKO A., MYCZKO R., KOŁODZIEJCZYK T., GOLIMOWSKA R., LENARCZYK J., JANAS Z., KLIBER A., KARŁOWSKI J., DOLSKA M Budow i eksplotcj iogzowni rolniczych. Pordnik dl inwestorów zinteresownych udową iogzowni rolniczych. Wrszw Poznń. Wydw. ITP. ISBN ss OSLAJ M., MURSEC B., VINDIS P Biogs production from mize hyrids. Biomss nd Bioenergy. No. 34 s Mriusz Mtyk, Jerzy Księżk YIELDING OF SELECTED PLANT SPECIES USED TO BIOGAS PRODUCTION Summry Pper presents the yielding of mize nd sorghum s evluted under differentited environmentl nd grotechnicl conditions, in spect of their use s sustrte to griculturl iogs production. The experiments in rndom split-plot design nd 4 replictions were conducted in yers, in four country regions. To clculte potentil iogs yield per 1 h for given crop species, the vlues of 200 m 1 3 t fresh mtter nd 145 m 3 t 1 fresh mtter were ssumed for mize nd sorghum, respectively. Depending on fertiliztion level, vriety nd cultivtion region, the yield of green mtter rnged within t h 1 for mize nd t h 1 for sorghum. The results indicted tht the mize chieved higher iogs yield (m 3 t 1 ) thn sorghum. On verge, in ll loctions nd yers of experiment, the iogs yield mounted to m 3 h 1 from mize nd 9546 m 3 h 1 from sorghum. However, the cultivtion of sorghum my e n dvntgeous lterntive for mize on poor nd very poor soils. Key words: energy crops, iogs, mize, sorghum Adres do korespondencji: dr inż. Mriusz Mtyk Instytut Uprwy Nwożeni i Gleoznwstw Pństwowy Instytut Bdwczy Zkłd Systemów i Ekonomiki Produkcji Roślinnej ul. Czrtoryskich 8, Pułwy tel. (81) wew. 359; e-mil: mmtyk@iung.pulwy.pl ITP w Flentch; PIR 2012 (I III): z. 1 (75) 75

8