Выращивание мискантуса
Выращивание мискантуса
На сегодняшний день особое внимание уделяют сырью, полученному в результате выращивания высокопродуктивных многолетних растений, которое гарантированно дает биомассу соответствующего качества. Одной из таких растений является мискантус гигантеус – Miscanthus giganteus.
Мискантус является близким родственником сахарного тростника, но имеет низкую концентрацию сахарозы в стеблях. Это растение, учитывая высокую производительность сухой биомассы, рассматривают как большой источник: целлюлозы - около 44%, лигнина - 17 гемицеллюлозы - 24%. Ценным сырьем мискантуса делает то, что на время уборки он имеет низкие показатели влажности (10-25%) и содержания свободного сахара и азота.
Потенциальными потребителями топлива из мискантуса являются разнообразные заводы (мясо-молочные, цементные и т.п.), электростанции и другие пользователи тепла, целлюлозно-бумажные заводы. Переработанный комбайнами на щепу, мискантус является уже готовым топливом для промышленных котельных. При сжигании урожая с одного гектара выделяется столько же тепла, сколько с 15-20 тыс. м3 газа или 20-25 т угля.
Уже со второго года выращивания начинают получать промышленный урожай, достигающий от 4 до 10 т/га. Высокой производительности - до 25 т угля и более сухой биомассы в год можно получить уже на третий год выращивания культуры. Насаждения мискантуса можно использовать в течение примерно ЗО лет.
Интересное растение еще и тем, что ее корневая система в поисках влаги и питательных веществ может достигать глубины 6 м. Рост и развитие культуры весной начинается за дневной температуры свыше 10 °С.
Мискантус очень неприхотливое растение: несмотря на значительный период использования его посева, культура нуждается в подпитке минеральными удобрениями только в самом начале выращивания. К тому же мискантус очень хорошо растет практически без применения пестицидов, поэтому его можно считать относительно экологически безопасной культурой. В Европе он получил широкую известность как биомасса, которую используют прежде всего как топливо для электростанций из за низкого содержания влаги и золы и высокий выход энергии от сжигания сырья.
Выбор участка и предпосадочная подготовка почвы
Высокие урожаи мискантуса можно получить в условиях умеренного климата с достаточным количеством тепла и солнечной энергии при уровне-влагообеспеченности до 500-600 мм осадков в год. Оптимальная температура для роста мискантуса - 28 ... 32 °С.
Культура нетребовательна к качеству почвы, поэтому ее можно выращивать на малопродуктивных деградированных землях, на полях с уклоном до 7 °, с кислотностью почвы рН 5,5-7,5. Мискантус хорошо адаптирован к неблагоприятным условиям выращивания, в частности к культивированию его на бедных уплотненных почвах. Хорошо развитая корневая система растения пригодна к росту на различных типах почв - от песков с низким уровнем грунтовых вод к почвам с высоким содержанием органического вещества. Но не рекомендуется выращивать мискантус на чрезмерно пере увлажненных почвах - это может негативно повлиять на его прорастания весной, а также не слишком удачный вариант для засушливых регионов. Поэтому плантации мискантуса рекомендуется закладывать на почвах, которые не пригодны для выращивания типичных сельскохозяйственных культур (или на почвах несельскохозяйственного назначения), но с хорошей водоудерживающей способностью.
Готовят площадь к весенней посадки ризомов мискантуса с сентября: вносят органические удобрения (по возможности), проводят зяблевую вспашку. Весной проводят предпосадочную культивацию почвы и высаживают мискантус. Поскольку это многолетнее растение, предпосадочная подготовка почвы и высадка мискантусовых ризомов являются одними из самых ответственных элементов технологии выращивания, от качественного и своевременного выполнения которых будет зависеть объем выхода биомассы мискантуса в последующие годы.
Обработка площади весной и высадки ризомов мискантуса следует проводить, когда почва влажная и хорошо крошится. Особенно большое значение для качественного и дружного прорастания ризом имеет грунтовая влажность. Предпосадочную обработку почвы выполняют на глубине от 7,5 до 12,5 см. Плотность почвы в разрыхленном слое должна быть в пределах от 0,2 до 1,0 МПа. Влажность почвы в слое от 0 до 10 см должна составлять от 25 до 35%.
Внесение минеральных удобрений обычно проводят до высадки ризом. В последующие годы их внесения в виде подпитки иногда требуется только после сбора урожая, но до появления всходов ранней весной, поскольку побеги растут быстро и достаточно высоко и могут быть препятствием для качественного проведения процесса подпитки.
Высадка
В мискантуса семена настолько мелкие, что высеять его чрезвычайно трудно, кроме того, оно по большей части стерильно. Поэтому размножается он вегетативно - путем посадки разделенного на части корневища с ризомами (фото 2) и очень редко - рассадой. Этот процесс приводит к большим затратам труда и требует применения специальных технических средств по сравнению с посевом семенами.
Высаживать ризоми нужно как можно скорее после разделения корневища, чтобы избежать потери влаги от их пересыхания (или держат их в холодном помещении для дальнейшего хранения). Потеря жизнеспособности ризом происходит после нескольких дней их неправильного хранения. Плотность посадки (стояния растений) может колебаться в зависимости от почвенно-климатических условий выращивания, оптимально - около 15 тыс. шт./га (но не все ризомы дадут всходы, поэтому норму высадки необходимо несколько увеличить).
Не имеет большого значения, в каком направлении размещать корневище в почве, но обязательно следует покрыть его 5-сантиметровым слоем почвы (поскольку глубина посадки все же может варьировать). Важно, чтобы корневища не выступали из земли, так как они быстро пересыхают и теряют способность к прорастанию! Поэтому во время посадки нужно обеспечить хороший контакт ризом с грунтом.
Для размножения мискантуса обычно выкапывают (с помощью специальных агрегатов, картофелекопалок) одно- и двухлетние растения осенью или рано весной.
Мискантус можно высаживать сразу после выкапывания из маточного поля, без хранения. Корневища следует очистить от земли и разделить по размерам в соответствии с параметрами висадковой техники.
Перед высадкой мискантуса необходимо провести мероприятия по уничтожению многолетних сорняков. Лучше всего это делать осенью, перед проведением основной обработки почвы.
А высаживать корневища - весной, с конца марта по апрель (при необходимости этот период можно продлить до мая). Во время или после проведения этой операции для сохранения влаги, особенно в засушливых погодных условий весной, нужно несколько уплотнить верхний слой почвы.
В течение двух месяцев после высадки четко проявляется количество растений, не прижились (до 20-30%), поэтому их заменяют новыми рано весной следующего года. Обычно если насаждения первого года выращивания успешно выдерживают первую зимовку, то вероятность «выжить» в следующие зимы в них достаточно велика.
По урожайности мискантуса в пределах 10-15 т/га сухой массы из почвы выносится около 60-100 кг азота, 7-15 - фосфора, 50-130 - калия и 3-12 кг магния.
Уход за посевами
Важное значение имеет контроль численности сорняков в посадках мискантуса, особенно в течение первого и второго года выращивания. В дальнейшем такой необходимости нет, поскольку растения мискантуса уже хорошо укоренившиеся и конкурентные по сорняков.
С апреля по май (при необходимости), в случае если растение не превышает 1 м высотой, проводят междурядную обработку почвы, применяют гербициды, которые контролируют численность сорняков.
Мискантус является близким родственником сахарного тростника, но имеет низкую концентрацию сахарозы в стеблях. Это растение, учитывая высокую производительность сухой биомассы, рассматривают как большой источник: целлюлозы - около 44%, лигнина - 17 гемицеллюлозы - 24%. Ценным сырьем мискантуса делает то, что на время уборки он имеет низкие показатели влажности (10-25%) и содержания свободного сахара и азота.
Потенциальными потребителями топлива из мискантуса являются разнообразные заводы (мясо-молочные, цементные и т.п.), электростанции и другие пользователи тепла, целлюлозно-бумажные заводы. Переработанный комбайнами на щепу, мискантус является уже готовым топливом для промышленных котельных. При сжигании урожая с одного гектара выделяется столько же тепла, сколько с 15-20 тыс. м3 газа или 20-25 т угля.
Уже со второго года выращивания начинают получать промышленный урожай, достигающий от 4 до 10 т/га. Высокой производительности - до 25 т угля и более сухой биомассы в год можно получить уже на третий год выращивания культуры. Насаждения мискантуса можно использовать в течение примерно ЗО лет.
Интересное растение еще и тем, что ее корневая система в поисках влаги и питательных веществ может достигать глубины 6 м. Рост и развитие культуры весной начинается за дневной температуры свыше 10 °С.
Мискантус очень неприхотливое растение: несмотря на значительный период использования его посева, культура нуждается в подпитке минеральными удобрениями только в самом начале выращивания. К тому же мискантус очень хорошо растет практически без применения пестицидов, поэтому его можно считать относительно экологически безопасной культурой. В Европе он получил широкую известность как биомасса, которую используют прежде всего как топливо для электростанций из за низкого содержания влаги и золы и высокий выход энергии от сжигания сырья.
Выбор участка и предпосадочная подготовка почвы
Высокие урожаи мискантуса можно получить в условиях умеренного климата с достаточным количеством тепла и солнечной энергии при уровне-влагообеспеченности до 500-600 мм осадков в год. Оптимальная температура для роста мискантуса - 28 ... 32 °С.
Культура нетребовательна к качеству почвы, поэтому ее можно выращивать на малопродуктивных деградированных землях, на полях с уклоном до 7 °, с кислотностью почвы рН 5,5-7,5. Мискантус хорошо адаптирован к неблагоприятным условиям выращивания, в частности к культивированию его на бедных уплотненных почвах. Хорошо развитая корневая система растения пригодна к росту на различных типах почв - от песков с низким уровнем грунтовых вод к почвам с высоким содержанием органического вещества. Но не рекомендуется выращивать мискантус на чрезмерно пере увлажненных почвах - это может негативно повлиять на его прорастания весной, а также не слишком удачный вариант для засушливых регионов. Поэтому плантации мискантуса рекомендуется закладывать на почвах, которые не пригодны для выращивания типичных сельскохозяйственных культур (или на почвах несельскохозяйственного назначения), но с хорошей водоудерживающей способностью.
Готовят площадь к весенней посадки ризомов мискантуса с сентября: вносят органические удобрения (по возможности), проводят зяблевую вспашку. Весной проводят предпосадочную культивацию почвы и высаживают мискантус. Поскольку это многолетнее растение, предпосадочная подготовка почвы и высадка мискантусовых ризомов являются одними из самых ответственных элементов технологии выращивания, от качественного и своевременного выполнения которых будет зависеть объем выхода биомассы мискантуса в последующие годы.
Обработка площади весной и высадки ризомов мискантуса следует проводить, когда почва влажная и хорошо крошится. Особенно большое значение для качественного и дружного прорастания ризом имеет грунтовая влажность. Предпосадочную обработку почвы выполняют на глубине от 7,5 до 12,5 см. Плотность почвы в разрыхленном слое должна быть в пределах от 0,2 до 1,0 МПа. Влажность почвы в слое от 0 до 10 см должна составлять от 25 до 35%.
Внесение минеральных удобрений обычно проводят до высадки ризом. В последующие годы их внесения в виде подпитки иногда требуется только после сбора урожая, но до появления всходов ранней весной, поскольку побеги растут быстро и достаточно высоко и могут быть препятствием для качественного проведения процесса подпитки.
Высадка
В мискантуса семена настолько мелкие, что высеять его чрезвычайно трудно, кроме того, оно по большей части стерильно. Поэтому размножается он вегетативно - путем посадки разделенного на части корневища с ризомами (фото 2) и очень редко - рассадой. Этот процесс приводит к большим затратам труда и требует применения специальных технических средств по сравнению с посевом семенами.
Высаживать ризоми нужно как можно скорее после разделения корневища, чтобы избежать потери влаги от их пересыхания (или держат их в холодном помещении для дальнейшего хранения). Потеря жизнеспособности ризом происходит после нескольких дней их неправильного хранения. Плотность посадки (стояния растений) может колебаться в зависимости от почвенно-климатических условий выращивания, оптимально - около 15 тыс. шт./га (но не все ризомы дадут всходы, поэтому норму высадки необходимо несколько увеличить).
Не имеет большого значения, в каком направлении размещать корневище в почве, но обязательно следует покрыть его 5-сантиметровым слоем почвы (поскольку глубина посадки все же может варьировать). Важно, чтобы корневища не выступали из земли, так как они быстро пересыхают и теряют способность к прорастанию! Поэтому во время посадки нужно обеспечить хороший контакт ризом с грунтом.
Для размножения мискантуса обычно выкапывают (с помощью специальных агрегатов, картофелекопалок) одно- и двухлетние растения осенью или рано весной.
Мискантус можно высаживать сразу после выкапывания из маточного поля, без хранения. Корневища следует очистить от земли и разделить по размерам в соответствии с параметрами висадковой техники.
Перед высадкой мискантуса необходимо провести мероприятия по уничтожению многолетних сорняков. Лучше всего это делать осенью, перед проведением основной обработки почвы.
А высаживать корневища - весной, с конца марта по апрель (при необходимости этот период можно продлить до мая). Во время или после проведения этой операции для сохранения влаги, особенно в засушливых погодных условий весной, нужно несколько уплотнить верхний слой почвы.
В течение двух месяцев после высадки четко проявляется количество растений, не прижились (до 20-30%), поэтому их заменяют новыми рано весной следующего года. Обычно если насаждения первого года выращивания успешно выдерживают первую зимовку, то вероятность «выжить» в следующие зимы в них достаточно велика.
По урожайности мискантуса в пределах 10-15 т/га сухой массы из почвы выносится около 60-100 кг азота, 7-15 - фосфора, 50-130 - калия и 3-12 кг магния.
Уход за посевами
Важное значение имеет контроль численности сорняков в посадках мискантуса, особенно в течение первого и второго года выращивания. В дальнейшем такой необходимости нет, поскольку растения мискантуса уже хорошо укоренившиеся и конкурентные по сорняков.
С апреля по май (при необходимости), в случае если растение не превышает 1 м высотой, проводят междурядную обработку почвы, применяют гербициды, которые контролируют численность сорняков.
Внесение удобрений, пестицидов и проведение междурядных обработок проводят так же, как и в выращивания традиционных сельскохозяйственных культур, но преимущественно в первый год вегетации. В последующие годы такие меры имеют весьма ограниченный характер - в случае целесообразности их проводят только ранней весной, в начале вегетации.
Уже летом стебли мискантуса, начиная с третьего года выращивания, могут достигать высоты до 3-4 м, после чего нижние слои листьев начинают отмирать. В конце вегетационного периода питательные вещества из стеблей и листьев перемещаются в корневище и будут использованы растением в следующем году. Ограниченное потребление растением влаги в период вегетации может быть препятствием в достижении полного ее потенциала. В период сильной засухи листья мискантуса скручиваются, а потом начинают отмирать в направлении от кончика листа. Некоторых проблем культуре могут нанести весенние заморозки, которые приостанавливают рост и развитие растений и частично повреждают листья, а также ранние осенние, - что отражается на продолжительности вегетационного периода и на общей урожайности мискантуса.
Рост и развитие растений продолжается до августа - сентября и прекращается при наступлении низких температур (ниже 6 °С). Полное старения растений происходит после первых осенних заморозков.
Сбор и хранение
Обычно мискантус первого года выращивания не собирают: выход биомассы экономически невыгоден - в пределах 1-2 т/га (конечно, собирать такое количество массы нецелесообразно). В этом отношении он стоит внимания преимущественно с третьего года культивирования (иногда -с второго) и в последующие годы. Снятие мискантуса проводят машинами для уборки обычного сена или силоса и пресс-подборщиками с затариванием в тюки.
Второй год выращивания урожайность массы может увеличиться от 4 до 10 т/га, а иногда и больше, а третьего и последующих лет выращивания - от 10 до 20 т/га сухой массы и более в зависимости от почвенно-климатических условий, уровня удобрения, возраста плантации, экологических и других факторов.
Выход сухой биомассы во многом зависит от сроков уборки урожая. Мискантус можно собирать как в конце осени - после окончания вегетационного периода (но влажность такой биомассы будет несколько выше), так и в зимний период - при благоприятных погодных условиях, а также в начале весны - к появлению новых побегов (но в таком случае влажность биомассы будет меньше, а значит, уменьшится минеральный состав сырья, который повышает его качество). К тому же следует помнить о риске уменьшение сбора биомассы на 20-30% (а иногда и вдвое) при сложных погодных условий, которые могут возникнуть в осенне-зимне-весенний период (ветер, налипание мокрого снега, льда и т.д.), приводит к обламывания стеблей, опадание листьев. Если сбор мискантуса проводить зимой, влажность сырья может снизиться до 12-17%.
Преимуществом мискантуса, в отличие от энергетических тополи и ивы, является то, что его можно собирать ежегодно. Длина сегментов растений при сборе должна быть в пределах 8-10 мм.
Мискантус можно собирать прямым комбайнированием - с измельчением или обычным способом - с затариванием в тюки, плотность которых составляет 140-170 кг/м3. Измельченный материал по первому способу сбора может иметь высокое содержание влаги, чем масса в тюках, рулонах.
При тюковании мискантуса следует позаботиться о безопасном хранении тюков: нужно размещать их подальше от дорог общего пользования и пешеходных дорожек, вдали от жилых помещений и линий электропередач для уменьшения риска возникновения пожаров.
Заключать тюки нужно в линию поперек направления господствующих ветров, на расстоянии не менее 24 м друг от друга.
Биомассу с мискантуса можно преобразовывать и на биоэтанол и использовать в качестве жидкого горючего для транспорта.
После завершения конечного срока использования насаждения мискантуса проводят очистку плантации механическими орудиями или путем внесения гербицидов сплошного действия (глифосата) во время вегетации, после чего можно провести стандартные операции по обработке почвы: дискование, вспашку и тому подобное.
Листья мискантуса, что опала за зимний период, можно использовать как мульчу или как органическое удобрение. Массу отросла в последний год его выращивания, можно использовать для мульчирования или как сидераты.
Уже летом стебли мискантуса, начиная с третьего года выращивания, могут достигать высоты до 3-4 м, после чего нижние слои листьев начинают отмирать. В конце вегетационного периода питательные вещества из стеблей и листьев перемещаются в корневище и будут использованы растением в следующем году. Ограниченное потребление растением влаги в период вегетации может быть препятствием в достижении полного ее потенциала. В период сильной засухи листья мискантуса скручиваются, а потом начинают отмирать в направлении от кончика листа. Некоторых проблем культуре могут нанести весенние заморозки, которые приостанавливают рост и развитие растений и частично повреждают листья, а также ранние осенние, - что отражается на продолжительности вегетационного периода и на общей урожайности мискантуса.
Рост и развитие растений продолжается до августа - сентября и прекращается при наступлении низких температур (ниже 6 °С). Полное старения растений происходит после первых осенних заморозков.
Сбор и хранение
Обычно мискантус первого года выращивания не собирают: выход биомассы экономически невыгоден - в пределах 1-2 т/га (конечно, собирать такое количество массы нецелесообразно). В этом отношении он стоит внимания преимущественно с третьего года культивирования (иногда -с второго) и в последующие годы. Снятие мискантуса проводят машинами для уборки обычного сена или силоса и пресс-подборщиками с затариванием в тюки.
Второй год выращивания урожайность массы может увеличиться от 4 до 10 т/га, а иногда и больше, а третьего и последующих лет выращивания - от 10 до 20 т/га сухой массы и более в зависимости от почвенно-климатических условий, уровня удобрения, возраста плантации, экологических и других факторов.
Выход сухой биомассы во многом зависит от сроков уборки урожая. Мискантус можно собирать как в конце осени - после окончания вегетационного периода (но влажность такой биомассы будет несколько выше), так и в зимний период - при благоприятных погодных условиях, а также в начале весны - к появлению новых побегов (но в таком случае влажность биомассы будет меньше, а значит, уменьшится минеральный состав сырья, который повышает его качество). К тому же следует помнить о риске уменьшение сбора биомассы на 20-30% (а иногда и вдвое) при сложных погодных условий, которые могут возникнуть в осенне-зимне-весенний период (ветер, налипание мокрого снега, льда и т.д.), приводит к обламывания стеблей, опадание листьев. Если сбор мискантуса проводить зимой, влажность сырья может снизиться до 12-17%.
Преимуществом мискантуса, в отличие от энергетических тополи и ивы, является то, что его можно собирать ежегодно. Длина сегментов растений при сборе должна быть в пределах 8-10 мм.
Мискантус можно собирать прямым комбайнированием - с измельчением или обычным способом - с затариванием в тюки, плотность которых составляет 140-170 кг/м3. Измельченный материал по первому способу сбора может иметь высокое содержание влаги, чем масса в тюках, рулонах.
При тюковании мискантуса следует позаботиться о безопасном хранении тюков: нужно размещать их подальше от дорог общего пользования и пешеходных дорожек, вдали от жилых помещений и линий электропередач для уменьшения риска возникновения пожаров.
Заключать тюки нужно в линию поперек направления господствующих ветров, на расстоянии не менее 24 м друг от друга.
Биомассу с мискантуса можно преобразовывать и на биоэтанол и использовать в качестве жидкого горючего для транспорта.
После завершения конечного срока использования насаждения мискантуса проводят очистку плантации механическими орудиями или путем внесения гербицидов сплошного действия (глифосата) во время вегетации, после чего можно провести стандартные операции по обработке почвы: дискование, вспашку и тому подобное.
Листья мискантуса, что опала за зимний период, можно использовать как мульчу или как органическое удобрение. Массу отросла в последний год его выращивания, можно использовать для мульчирования или как сидераты.
Преимущества мискантуса
♦ Высокая засухо и морозостойкость
♦ Возможность выращивания в почве с кислотностью рН 5,5-7,5
♦ Низкая потребность в питательных веществах
♦ Высокое содержание целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина
♦ Низкая влажность сырья - 10-25%
♦ Способность предотвращать грунтовым эрозионным процессам
♦ Свойство понижать радиационного загрязнения почвы без накопления радиации в самом растении.
♦ Это многолетнее растение со сроком использования насаждений до 20-25 (С) лет
♦ Возможность выращивания в почве с кислотностью рН 5,5-7,5
♦ Низкая потребность в питательных веществах
♦ Высокое содержание целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина
♦ Низкая влажность сырья - 10-25%
♦ Способность предотвращать грунтовым эрозионным процессам
♦ Свойство понижать радиационного загрязнения почвы без накопления радиации в самом растении.
♦ Это многолетнее растение со сроком использования насаждений до 20-25 (С) лет