INFLUENCE OF IMPROVEMENT OF CULTIVATION TECHNOLOGY ELEMENTS ON THE YIELD OF ABOVEGROUND VEGETATIVE MASS OF MISCANTHUS GIGANTEUS
Abstract
In view of the constant trend towards the gradual depletion of non-renewable energy sources (oil, gas, coal), there is an urgent need to introduce alternative energy sources. Among them, the plant energy resource is the most accessible and does not require significant energy input for biomass production. Energy crops such as miscanthus giganteus, switchgrass, willow clones are already being studied in various conditions in Ukraine. But their cultivation technology needs improvement, especially for miscanthus giganteus, which is characterized by a multi-year life cycle and has a high yield potential. Cultivation of this energy crop on marginal soils requires the rational agronomic management. Тhe purpose of our research was to study ways to increase the biomass yield of miscanthus giganteus on different variants of mineral, microbiological and symbiotic plant fertilization. Methods. The experiment was laid and conducted during the period of 2018–2022 in the central part of the Forest-Steppe of Ukraine. The experiment variants were combined: variant 1 (control) – without weeding, without fertilization; variant 2 – weeding, without fertilization; variant 3 – application of mineral fertilizers; variant 4 – cultivation of miscanthus giganteus with lupine; variant 5 – foliar treatment with mycorrhizal preparation; variant 6 – cultivation of miscanthus giganteus with lupine and foliar treatment with mycorrhizal preparation (Mycofriend). Results. It was found that the biomass yield increased annually from 6.2–9.9 t/ha in the first year of vegetation to 12.1–22.3 t/ha in the third year. It was determined that on average over the years of research, the highest yield of miscanthus biomass was formed by joint cultivation with lupine and the use of Mycofriend for fertilizing energy plants (20.7 t/ha). The yield on the variants with only biological nitrogen (cultivation in combination with lupine) was 19.5 t/ha, with mineral fertilization of plants – slightly less, but at a high level of 17.3 t/ha, and with mycorrhizal preparation application it was at a level of 16.2 t/ha. The correlation and regression analysis found that the moisture content in phytomass has a significant influence on the yield of dry biomass of miscanthus giganteus and is characterized by a strong inverse correlation (r – 0.95) according to the regression equation: y = 40.34 – 0.88 × x. Conclusions. Thus, to increase the biomass yield when growing the crop on marginal lands, it is recommended to grow miscanthus giganteus together with a legume component in row-spacing (lupine perennial) and to apply mycorrhizal preparation Mycofriend for root application in spring. Prospects for further research will include the study of the influence of different fertilization schemes of plant phytocenosis on the chemical composition of miscanthus giganteus biomass.
References
2. Mehmooda M., Ibrahimb M., Rashidc U., Nawazd M., Alib S., Hussaina A., Gulle M. Biomass production for bioenergy using marginal lands. Sustainable Production and Consumption. 2017. Vol. 9. Р. 3–21. doi. org/10.1016/j.spc.2016.08.003
3. Kurylo V. L., Roik M. V., Hanzhenko O. M. Bioenergy in Ukraine: status and prospects for development. Bioenerhetyka, 2013. Vol. 1. Р. 5–10.
4. Кулик М. І., Падалка В. В. Розвиток біоенергетики на основі рослинного енергетичного ресурсу (на прикладі Полтавської області). Управління стра- тегіями випереджаючого інноваційного розвитку : монографія / за ред. к.е.н., доцента Н. С. Ілляшенко. Суми : Триторія, 2020. С. 109–118.
5. Costanza J. K., Abt R. C., Mckerrow A. J., Collazo J. A. Bioenergy production and forest landscape change in the southeastern United States. GCB Bioenergy, 2017. Vol. 9. Р. 924–939. doi.org/10.1111/gcbb.12386
6. Kulyk M. I., Kurylo V. L., Kalіnichenko O. V., Galytska M. A. Plant energy resources: agroecological, economic and energy aspects: Monograph / Edited by authors. Poltava: Astraya, 2019. 119 p.
7. Курило В. Л., Рахметов Д. Б., Кулик М. І. Біологічні особливості та потенціал урожайності енергетичних культур родини тонконогових в умовах України. Вісник Полтавської державної аграрної академії. Вип. 1 (88), 2018. С. 11–17. DOI 10.31210/ visnyk2018.01.01
8. Chramiec-Głabik A., Grabowska-Joachimiak A., Sliwinska E., Legutko J., Kula A. Cytogenetic analysis of Miscanthus × giganteus and its parent forms. Caryologia, 2012. Vol. 65, no. 3. Р. 234–242.
9. Kulyk M., Galytska M., Samoylik M., Zhornyk I. Phytoremediation aspects of energy crops use in Ukraine. Agrology, 2019. Vol. 1, no. 4. Р. 373–381. http://dspace. pdaa.edu. ua:8080/handle/123456789/4157
10. Samson R., Mani S., Boddey R., Sokhansanj S., Quesada D., Urquiaga S. The potential of C4 perennial grasses for developing a global BIOHEAT industry. Critical Reviews in Plant Sciences, 2005. Vol. 24. Р. 461–495. doi.org/ 10.1080/07352680500316508
11. Baptiste Giroux (2020). Bioenergy feedstock production on abandoned agricultural land in Europe: A spatially explicit life cycle analysis. Norwegian University of Science and Technology Faculty of Engineering. Department of Energy and Process Engineering. Р. 45.
12. Kulyk Maksym, Kalinichenko Oleksandr, Dekovetz Vitalii. (2020). Efficiency of energy crops cultivation for business development in Ukraine. Organization and management in the services’ sphere on selected examples / Editors: Tetyana Nestorenko, Tadeusz Pokusa. Monograph. Opole: The Academy of Management and Administration in Opole, 2020. Р. 36–45. ISBN 978-83-66567-02-3. http://pedagogika. wszia.opole.pl/ebook/3_2020.pdf
13. Macák M., Nozdrovický L., Hussein A. Effect of preheating and different moisture content of input materials on durability of pellets made from different phytomass content. Acta Technologica Agriculturae, 2015. Vol. 18. Р. 22–27.
14. Baxter X. C., Darvell L. I., Jones J. M., Barraclough T., Yates N. E., Shield I. Miscanthus combustion properties and variations with Miscanthus agronomy. Fue. 2014. Vol. 117, part A. Р. 851–869. doi.org/10.1016/j. fuel.2013.09.003
15. Романчук Л. Д., Зінченко В. О., Василюк Т. П. Особливості вирощування енергетичних культур в умовах Полісся України: з кн. Перспективи роз- витку альтернативної енергетики на Поліссі України / відп. ред. О. В. Скидан. К. : Центр учбової літератури, 2014. С. 81–111.
16. Кулик М. І., Сиплива Н. О., Рожко І. І. Урожайність та ефективність виробництва біомаси енергетичних культур залежно від елементів технології вирощування. Таврійський науковий вісник. Вип. 104, 2019. С. 148–159. URI: http://dspace.pdaa.edu.ua:8080/ handle/123456789/8607
17. Димитров С. Г., Саблук В. Т. Зростання накопичення сухої біомаси злакових біоенергетичних культур за мікоризації їх кореневої системи. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія «Агрономія і біологія», 2021. Випуск 4 (46), С. 3–8.
18. Гументик М. Я. Особливості технології змішаного вирощування біоенергетичних злакових культур для виробництва біопалива. Біоенергетика. 2019. № 1. С. 16–18.
19. Шувар А. М., Рудавська Н. М., Беген Л. Л. Особливості формування елементів структури сумішок зернових і зернобобових культур. Передгірне та гірське землеробство і тваринництво. 2021. Вип. 69 (2). С. 108–122. DOI: 10.32636/01308521.2021-(69)-2-7
20. Голодна А. В., Олійник К. М. Формування продуктивності люпину вузьколистого і пшениці ярої за сумісного вирощування. Корми і кормовиробництво. 2016. Вип. 82. С. 142–148.
21. Дековец Виталий, Кулик Максим, Сипливая Наталия. Особенности формирования урожайности биомассы мискантуса гигантского при совместном выращивании с бобовыми культурами. Stinta Agricola. Vol. 2 (2021). С. 71–78. DOI: https://doi.org/10.5281/ zenodo.5834616
22. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта. 1985. Москва: Колос. 416 с.
23. Рахметов Д. Б., Каленська С. М., Федорчук М. І., та ін. Методичні рекомендації з оптимізації технології вирощування міскантусу в різних грунтово-кліматичних зонах України. Видавничий центр «Колос»: ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет», 2017. 22 с.
24. Kulyk М. І., Rakhmetov D. B,. Kurylo V. L. Methodology of conducting field and laboratory researches with switchgrass (Panicum virgatum L.). Poltava, 2017. 24 p. URI: http://dspace.pdaa.edu.ua:8080/handle/ 123456789/7586
