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. 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 2030 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. RównieŜ Krajowy Plan Działania w zakresie energii ze źródeł odnawialnych w sektorze ciepła i chłodu przewiduje wykorzystanie głównie biomasy, a w sektorze elektroenergetyki znaczący udział biomasy. 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 Wilgotność Plon suchej drewna (t/ha) masy drewna % (t/ha) Osiny kompleks 8 1023 33,7 50,7 16,6 1047 27,0 47,8 14,1 1052 34,5 50,1 17,2 1054 22,0 51,0 10,8 Grabów kompleks 4 1023 26,6 49,8 13,4 1047 24,6 48,2 12,7 1052 26,2 50,1 13,1 1054 28,5 51,0 14,0 Średnio 26,5 49,8 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 Wysokość max/ średnia (m) Grubość max/średnia (cm) Plon świeŝej masy drewna t/ha Plon suchej masy t/ha Gigantea (DK) 5,3/4,3 3,9/3,0 15 7,5 Tora (SE) 6,1/5,1 4,2/3,6 23,2 11,6 Olof (SE) 7,4/5,5 5,1/4,6 20,8 10,4 Tornhild (SE) 7,0/5,8 5,8/4,6 20,6 10,3 Swen (SE) 6,8/6,0 4,8/3,7 20,0 10,0 1023 (PL) 5,5/4,5 4,6/3,5 22,2 11,1 1024 (PL) 5,7/4,6 4,9/3,7 22,0 11,0 1053 (PL) 5,6/4,7 4,2/3,8 22,4 11,2 1054 (PL) 4,5/3,2 4,4/3,2 17,6 8,8 Wyniki badań wartości energetycznej wierzby Miejscowość Klon Popiół % Ciepło spalania Gęstość nasypowa kj/kg s.m. kg/m 3 Osiny 1023 1,27 20 474 285 1047 1,23 19 965 300 1052 1,33 19 332 276 1054 1,40 20 057 266 Grabów 1023 1,30 18 950 265 1047 1,22 19 273 252 1052 1,25 19 237 272 1054 1,33 19 540 260
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 ŚwieŜa masa Wilgotność Plon suchej masy - t/ha t/ha % RZD Grabów* 9,2 30,4 6,4 SD Puławy- 10,1 27,2 7,4 Osiny* SD Puławy- 15,7 28,8 11,2 Osiny** * - drugi rok po załoŝeniu plantacji * * - trzeci rok po załoŝeniu plantacji Wartość energetyczna ślazowca Miejscowość Popiół Ciepło spalania Gęstość nasypowa % stan suchy kg/m 3 Osiny 2,63 19 540 247 Grabów 1,17 19 121 200 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 Osiny kompleks 8 Grabów kompleks 4 Giganteus 19,8 17,0 M7 18,9 22,1 M40 16,9 16,4 M105 15,2 15,7 M115 17,2 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 trawy pochodzące 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 Wyniki badań i obserwacji Średnie plony wierzby za okres 3 lat: - gleby cięŝkie 14,6 t s.m./ha - gleby średnie 13,3 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. 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, ale moŝe być przydatny jako substrat do biogazowni. Bulwy moŝna wykorzystać do produkcji biogazu lub etanolu. 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 spalanie. Opracował: Zdzisław Ginalski CDR O/Radom