Енергетична ефективність удосконаленої технології вирощуванняміскантусу гігантського для отримання біомаси

В.О. Дековець; М.І. Кулик

doi:10.32848/agrar.innov.2023.20.5

В.О. Дековець https://orcid.org/0000-0003-3537-5016
М.І. Кулик https://orcid.org/0000-0003-0394-5846

DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.20.5

Ключові слова: міскантус гігантський, удосконалення технології вирощування, врожайність, біомаса,енергетична ефективність, енергопродуктивність

Анотація

Залучення до використання альтернативних джерел енергії наразі є актуальним питанням для України.Враховуючи значні площі маргінальних земель танаявні енергетичні культури, цілком можливо підвищитиенергонезалежність територіальних громад нашої країни. При цьому важливим є удосконалення технологіївирощування енергетичних культур, в т. ч. і міскантусугігантського, як однієї із високопродуктивних енергокультур. Що дозволить отримувати сталу врожайністьбіомаси (енергоємна сировина для біопалив) за енергоефективної технології вирощування, та збільшитиенергопродуктивність виробництва біомаси рослин.Саме вивченню цих питань і присвячена дана публікація. Метою досліджень було встановлення врожайності, енергетичної ефективності удосконаленої технологіївирощування міскантусу гігантського та енергопродуктивності біомаси. Методи. Експеримент проведено протягом 2018–2022 років в умовах центральної частиниЛісостепу України. Застосовували загальноприйнятіта спеціальні методи дослідження. Варіанти досліду поєднували: варіант 1 (контроль) – звичайна технологіявирощування міскантусу гігантського; варіант 2 – удосконалена технологія вирощування міскантусу гігантського.Звичайна технологія вирощування міскантусу поєднувала: основний і весняний обробіток ґрунту, висаджування ризом та догляд за рослинами. Удосконаленняданої технології, окрім перелічених заходів, містила:висаджування культури за найбільш оптимальною схемою, вирощування культури сумісно з люпином в міжряддях та позакоренева обробка мікоризним препаратом(Мікофренд) навесні. Результати. За результати досліджень встановлено, що врожайність сухої біомаси будесуттєво більшою на варіантах удосконаленої технологіявирощування міскантусу гігантського (20,7 т/га) порівняно із звичайною (11,8 т/га). Окрім цього визначенощорічне збільшення врожаю біомаси – від першого потретій рік вегетації на обох варіантах досліду, але з істотною перевагою на 2 варіанті. Встановлено коефіцієнтенергетичної ефективності вирощування міскантусугігантського на біопаливо на 2 варіанті (Кее = 4,5), щона 1,1 пункт перевищує 1 варіант (Кее = 3,4). Визначено,що у середньому за роки дослідження найбільша енергопродуктивність біомаси міскантусу формується засумісного вирощування з люпином та застосуванняМікофренду для підживлення енергонасаджень (удосконалена технологія вирощування культури) – на рівні82,5 ГДж/га. Висновки. Для збільшення врожайності таенергопродуктивності біомаси міскантусу гігантськогорекомендовано застосовувати удосконалену технологію вирощування культури. Що передбачає: основнийі весняний обробіток ґрунту, висаджування ризом занайбільш оптимальною схемою (70 × 70 см), вирощування міскантусу сумісно з люпином та позакореневаобробка мікоризним препаратом (Мікофренд) у весняному підживленні. При цьому, порівняно із звичайноютехнологією вирощування відмічено: зростання врожайності сухої біомаси (до 20,7 т/га), збільшення енергетичної ефективності (Кее = 4,5) та енергопродуктивностінасаджень (до 82,5 ГДж/га).

Посилання

1. Havrysh V. & Nitsenko V. Current state of world alternative motor fuel market, Actual Problems of Economics. 2016. Vol. 7 (181): 41–52. URL: https://www.researchgate.net/publication/306208517_Current_state_of_world_alternative_motor_fuels_market
2. Mofijur M, Rasul M. G., Hyde J., Bhuyia M. M. K. Role of biofuels on IC engines emission reduction. Energy Procedia. 2015. Vol. 75: 886–892. DOI: 10.1016/j.egypro.2015.07.211
3. Гелетуха Г. Г., Желєзна Т. А., Трибой О. В., Баштовий А. І. Аналіз критеріїв сталого розвитку біоенергетики. Пром. Теплотехника. 2016. т. 38. № 6. С. 47–55.
4. Калініченко О. В. Енергетична оцінка виробництва продукції рослинництва. Управління стратегіями випереджаючого інноваційного розвитку: монографія / за ред. к. е. н., доцента Н. С. Ілляшенко. Суми: Триторія. 2020. С. 381–388.
5. Енергоефективність та енергозбереження: економічний, техніко-технологічний та екологічний аспекти : колективна монографія / Кол. авторів; за заг. ред. П. М. Макаренка, О. В. Калініченка, В. І. Аранчій. Полтава: ПП “Астрая”, 2019. 603 с.
6. Kalinichenko А., Kalinichenko О., Kulyk М. (2017). Assessment of available potential of agro-biomass and energy crops phytomass for biofuel production in Ukraine: Odnawialne źródła energii: teoria i praktyka. Monograph / pod red. I. Pietkun-Greber, P. Ratusznego, Uniwersytet Opolski: Opole, Kijów, Tom ІІ: 163–179. DOI: http://dspace.pdaa.edu.ua:8080/handle/123456789/343
7. Кулик О. Способи стимулювання використання альтернативних джерел енергії за законодавством України та Європейського Союзу. Підприємництво, господарство і право. 2018. Вип. 4. С. 86–90.
8. Röder M., Mohr A., & Yan Liu. Sustainable bioenergy solutions to enable development in low- and middleincome countries beyond technology and energy access. Biomass and Bioenergy. 2020. Vol. 143. doi: 10.1016/j. biombioe.2020.105876
9. Гелетуха Г. Г., Желєзна Т. А., Дроздова О. І. Аналіз механізмів стимулювання розвитку «зеленої» електроенергетики Європейському Союзі. Пром. Теплотехніка. 2011. т. 33. № 5. С. 35.
10. Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних джерел енергії України / за ред. С. О. Кудрі. Київ: Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2020, 82 с.
11. Страпчук С. Виробництво та використання біоенергетичних ресурсів у сільському господарстві України на засадах сталості. Економіка природокористування і сталий розвиток. 2021. № 9 (28). С. 80–87. DOI: 10.37100/2616-7689.2021.9(28).11
12. Bai Y., Luo L., van der Voet E. Life cycle assessment of switchgrass-derived ethanol as transport fuel. J. Life Cycle Assess. 2010. Vol. 15: 468‒477. DOI: 10.1007/s11367-010-0177-2
13. Гументик М. Я., Бондар В. С. Економічна й енергетична ефективність вирощування біоенергетичних культур на біопаливо. Біоенергетика. 2018. № 1. С. 16–19. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Bioen_2018_1_5
14. Antonina Kalinichenko and Valerii Havrysh. Environmentally friendly fuel usage: economic margin of feasibility. Ecol Chem Eng S. 2019. 26 (2): 241–254, DOI: 10.1515/eces-2019-0030
15. Енергетичні культури : сортимент, біологія, екологія, агротехнологія: колективна монографія / за ред. док. с.-г. наук., проф. М. І. Кулика. Полтава: “Астрая”, 2023. 220 с.
16. Kulyk M. I., Kurylo V. L., Kalіnichenko О. V., Galytska M. А. Plant energy resources: agroecological, economic and energy aspects: Monograf / Edited by authors. Poltava: Astraya. 2019. 119 р.
17. Галицька, Марина Анатоліївна. Агроекологічна оцінка колообігу карбону на посівах енергетичних культур в умовах лісостепу України : автореф. дис. ... канд. с.-г. наук : 03.00.16; Дніпров. держ. аграр.-екон. ун-т. Дніпро, 2021. 24 с.
18. Дековець В. О., Кулик М. І. Екологічні особливості та агрозаходи вирощування біомаси міскантусу гігантського для забезпечення енергоефективності сільських територій. Енергоефективність і енергонезалежність сільських територій: передумови формування та функціонування : колективна монографія / за ред. Т. О. Чайки, І. О. Яснолоб, О. О. Горба. Полтава : Видавництво ПП «Астрая», 2020. С. 102–115.
19. Aguilera E., Lassaletta Luis, Gattinger Andreas, Gimeno Benjamín S. Managing soil carbon for climate change mitigation and adaptation in Mediterranean cropping systems. A meta-analysis. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2013. Vol. 168 (15): 25–36. https://doi.org/10.1016/j.agee.2013.02.003
20. Рожков А. О., Пузік В. К., Каленська С. М. та ін. Дослідна справа в агрономії: навч. посіб.: у 2 кн. Кн. 1. Теоретичні аспекти дослідної справи ; за ред. А. О. Рожкова. Харків: Майдан, 2016. 316 с.
21. Методичні рекомендації з оптимізації технології вирощування міскантусу в різних грунтово-кліматичних зонах України / Рахметов Д. Б. та ін. Видавничий центр «Колос»: ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет», 2017. 22 с.
22. 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
23. А. с. 93177. Методичні засади оцінки енергетичної ефективності вирощування енергетичних культур в умовах Лісостепу України / О. В. Калінченко, М. І. Кулик. № 93177; заявл. 13.08.2019; опубл. 18.10.2019, Бюл. № 31.
24. Рожков А. О., Пузік В. К., Каленська С. М. та ін. Дослідна справа в агрономії: навч. посіб. [Research work in agronomy: a study guide]: у 2 кн. – Кн. 2. Статистична обробка результатів досліджень; за ред. А. О. Рожкова. Харків: Майдан, 2016. 352 с.