TRAWY ŹRÓDŁEM ENERGII
Rozporządzenie ministra gospodarki, pracy i polityki społecznej z 30 maja 2003 r. (DzU nr 104 z 13.06.2003 r.) nałożyło obowiązek zakupu w Polsce energii z odnawialnych źródeł energii. W rozporządzeniu podane zostały wielkości wzrostu udziału energii ze źródeł odnawialnych w zakresie od 2,65% w 2003 r. do 7,5% w 2010 roku. Za największe potencjalne źródło energii w Europie i innych umiarkowanych strefach klimatycznych jest uważana biomasa. Ocenia się, że w Polsce przy rocznym zużyciu do celów energetycznych wynoszącym ok. 100 mln ton węgla, zapotrzebowanie na biomasę w energetyce wzrastać będzie od ok. 5 mln ton w 2005 r. do 11,2 mln ton w 2010 r. Pokrycie rosnącego zapotrzebowania na biomasę wymagać będzie wprowadzenia do uprawy wysokowydajnych gatunków roślin.
Szczególnie cenne są tu rośliny typu C4 fotosyntezy, które charakteryzują się wysokim potencjałem plonowania, zwiększoną absorpcją CO2 oraz oszczędnym gospodarowaniem wodą. Ten rodzaj metabolizmu jest często spotykany u traw pochodzących z Azji oraz Ameryki Północnej. Różnice w budowie anatomicznej organów asymilacyjnych roślin C4 są wynikiem przystosowania do wydajnego wiązania CO2 w środowiskach kserofitycznych o ograniczonej wilgotności, wysokiej temperaturze i silnym nasłonecznieniu. Podkreśla się kilkakrotnie mniejszą zawartość popiołu pozostającego po spaleniu słomy pochodzącej z wieloletnich traw C4 w porównaniu ze słomą zbóż i wieloletnich, rodzimych traw typu C3 - mozgi trzcinowatej Phalaris arundinacea i trzciny pospolitej Phragmites australis (tabela 1). Słomę z traw C4 można więc traktować jak biomasę z plantacji szybko rosnących drzew.
Miskant olbrzymi (Miscanthus giganteus). Okazała trawa kępowa, pochodząca pierwotnie z Azji Południowo-Wschodniej. W Europie uprawiana jest od ok. 50 lat, początkowo jako roślina ozdobna, a od kilkunastu lat na plantacjach energetycznych. Jest naturalnym mieszańcem, powstałym ze skrzyżowania miskanta chińskiego z miskantem cukrowym. Uprawiany dla grubych, sztywnych, wypełnionych gąbczastym rdzeniem źdźbeł, o wysokości 200-350 cm. Charakteryzuje się szybkim wzrostem (szczególnie w upalne lata), wysokim plonem biomasy z jednostki powierzchni oraz odpornością na niskie temperatury, chociaż krytycznym momentem w uprawie w warunkach polskich jest wrażliwość sadzonek na niskie temperatury po l roku uprawy Przed nadejściem zimy młode plantacje wymagają zabezpieczenia (np. ściółkowania słomą). Pełnię rozwoju osiągają w trzecim sezonie wegetacyjnym, dlatego szczególną uwagę należy zwrócić na staranne przygotowanie gleby przed wysadzeniem roślin.
Przeciętna wydajność kilkuletniej plantacji kształtuje się na poziomie 20 ton biomasy z 1 ha, przy wilgotności ok. 20%. Wartość opałowa takiego paliwa wynosi od 14 do 17 MJ/kg. Ze względu na wysoką zawartość celulozy i ligniny biomasa z miskanta stanowi również cenny surowiec wykorzystywany (głównie w Niemczech) do produkcji materiałów budowlanych (materiały izolacyjne, lekkie płyty ścienne i podłogowe, zamiennik azbestu), w przemyśle celulozowo-papierniczym (do produkcji opakowań, papieru technicznego, tektury) i w rolnictwie (np. ulegające biodegradacji doniczki i palety).
Miskant cukrowy (Miscanthus sacchariflorus). W naturalnych warunkach porasta łąki, polany leśne i zarośla na wschód od jeziora Bajkał, głównie w dorzeczu Amuru oraz między Sachalinem a Półwyspom Koreańskim. Osiąga wysokość 100-250 cm, a dzięki puszystym, srebrzysto-purpurowym wiechom, o dł. 20-25 cm, które pojawiają się na początku września, jest popularną trawą ozdobną, często spotykaną w parkach i ogrodach. Sztywne źdźbła wypełnione są rdzeniem. W warunkach klimatycznych Polski nasiona zwykle nie dojrzewają przed nadejściem zimy. Gatunek ten lubi gleby lekkie, zasobne w składniki pokarmowe, o umiarkowanej wilgotności, chociaż toleruje stanowiska suche, pozbawione kompleksu sorpcyjnego. Z racji mocnego systemu korzeniowego w swej ojczyźnie stosowany jest jako roślina przeciwerozyjna, a ze względu na intensywne pobieranie z gleby metali ciężkich także na poboczach autostrad.
Uprawiany przez wiele lat na jednym miejscu nie wymaga specjalnej pielęgnacji. Pozytywnie reaguje na nawożenie azotem w ilości 60 kg N/ha oraz 50 kg P2O5 i 100 kg K2O. Na przełomie jesieni i zimy można zastosować nawożenie gnojowicą w dawce do 30 m3/ha, co całkowicie zastępuje nawożenie mineralne. Zbiór i wykorzystanie biomasy (podobne, jak miskanta olbrzymiego) najlepiej wykonać mechanicznie przy pomocy silosokombajnów rolujących lub tradycyjnych. Można też przeprowadzić zbiór za pomocą kosiarki rotacyjnej i prasy zwijającej. Optymalny termin zbioru przypada od września do października. Przesuwanie zbioru na miesiące zimowe jest mniej korzystne z uwagi na straty spowodowane wyleganiem roślin, szczególnie pod ciężarem śniegu. Ze względu na większą odporność na niskie temperatury i suszę miskant cukrowy wydaje się być lepiej przystosowany do uprawy w Polsce niż miskant olbrzymi (nie wymaga ściółkowania). Daje się łatwo rozmnażać poprzez podział rozłogów na przełomie kwietnia i maja, które można umieszczać w bruździe za pługiem, a następnie przykryć broną. Zalecana obsada może wynosić od 1 do 4 roślin na 1 m2, co odpowiada rozstawie międzyrzędzi i odległości między roślinami 0,5-1 m. Ustalając obsadę należy pamiętać o ekspansywności tego gatunku, dzięki czemu pokrywa powierzchnię pola równomiernym, zwartym łanem.
Palczatka Gerarda (Andropogon gerardi). Ojczyzną tego gatunku są prerie Ameryki Północnej. Jako gatunek ciepłolubny wegetację rozpoczyna dopiero w maju, dając największe przyrosty biomasy w VI-VIII, kiedy większość traw związanych z sezonem chłodnym (w tym większość polskich) przechodzi okres spoczynku. Kwitnie od VIII do X, nasiona zawiązuje w październiku.
W swej ojczyźnie uważana jest za wartościową roślinę pastewną, zwłaszcza w żywieniu przeżuwaczy (odmiany w USA). Stosowana jest również jako roślina osłonowa i dekoracyjna na poboczach autostrad, jako roślina przeciwerozyjna oraz w rekultywacji terenów poprzemysłowych, m.in. zwałowisk po kopalnictwie węgla kamiennego i hałd po wydobyciu rud żelaza.
Andropogon gerardi może być uprawiany na glebach umiarkowanie wilgotnych, o pH 5-8. Dobrze znosi zasolenie i suszę. Wymaga stanowiska starannie odchwaszczonego, jak również odchwaszczania przez pierwsze dwa lata od założenia plantacji, np. preparatami zawierającymi bromoxynil, 2,4-D lub atrazinę. Wysiew nasion rzędowy w ilości 3,4-4,6 kg/ha (mniejsza na stanowiskach suchych), najlepiej w maju. Odległość między rzędami 60-114 cm, uzależniona od wilgotności gleby (większa na terenach suchych). W roku założenia plantacji nie zaleca się nawożenia mineralnego. W następnych latach korzystnie reaguje na zasilanie w końcu maja nawozami azotowymi w ilości 70-110 kg N/ha (K i P w zależności od zasobności podłoża). Zbiór - po zakończeniu wegetacji po pierwszych przymrozkach.
Proso rózgowate (Panicum virgatum). Występuje na znacznych obszarach kontynentu północnoamerykańskiego, w zbiorowiskach roślinności trawiastej prerii, widnych lasów oraz słonych bagien i moczarów (marsze). Wytwarza okazałe, zielone lub szarozielone kępy, osiągające najczęściej 1-2 (rzadziej 3) metry wysokości. Amerykańskie odmiany populacyjne tego wieloletniego gatunku prosa dostarczają wartościowej paszy dla przeżuwaczy, zwłaszcza w okresie letnich upałów, kiedy większość traw pastewnych przechodzi okres spoczynku. Mogą być uprawiane na glebach lekkich lub średnio zwięzłych, umiarkowanie zasolonych lub zasadowych. Ze względu na dużą trwałość polecane są do zadarniania terenów zdegradowanych, w charakterze roślinności przeciwerozyjnej (rośliny tworzą krótkie, łuskowate rozłogi), a także do upiększania poboczy autostrad. Departament Energii Stanów Zjednoczonych w latach 90. ubiegłego wieku objął Panicum virgatum programem badawczym nad roślinami do celów energetycznych, dla centralnych i północno-wschodnich rejonów USA.
Plantację energetyczną prosa rózgowatego powinno się zakładać późną wiosną (druga połowa maja, czerwiec). Na terenach wilgotnych proso rózgowate zaleca się uprawiać w rozstawie rzędów od 60 do 90 cm, a na terenach suchych - od 90 do 120 cm. Ilość nasion związana jest z rozstawą i tak, dla 60 cm wynosi ona 1,9 kg/ha. Dla rozstawy 90 cm ilość tę należy pomniejszyć do 3/4, a dla 120 cm - o połowę. W roku wysiewu nie jest konieczne nawożenie plantacji. Od drugiego sezonu późną wiosną korzystne jest stosowanie nawożenia azotowego w dawce 70-130 kg/ha. Dawka P i K powinna być ustalona na podstawie analizy składu chemicznego próbek glebowych.
Podobnie jak pozostałe trawy typu C4 fotosyntezy proso rózgowate pełnię rozwoju osiąga w trzecim roku uprawy stąd też wymaga starannego przygotowania pola, zwłaszcza usunięcia innych traw.
Spartina preriowa (Spartina pectinata). Szeroki zasięg występowania tego gatunku, od Nowej Funlandii i Quebec (Kanada) po Arkansas, Texas i Nowy Meksyk (USA) świadczy o znacznych możliwościach adaptacyjnych do skrajnych warunków siedliskowych. Podobnie jak inne gatunki typu C4, jest okazałą rośliną wyrastającą do wysokości ok. 2 m, tworzącą obszerne, luźne kępy gęsto pokryte długimi do 80-90 cm, szerokimi do 1,5 cm liśćmi. W połowie lata pojawiają się palczasto-groniaste kwiatostany długości ok. 30 cm. Pędy generatywne w środku są puste.
Spartina preriowa brana jest pod uwagę jako potencjalna roślina energetyczna (biopaliwo) do uprawy w Europie. Podkreśla się też znaczenie przeciwerozyjne spartiny. Porastając brzegi strumieni zapobiega powodziom podczas okresów intensywnych opadów. Wykorzystywana jest również do umacniania piaszczystych watów, grobli i tam. Mocne, ostro zakończone korzenie pozwalają przerastać podłoże niezależnie od jego zwięzłości.
W warunkach Polski spartina wytwarza nasiona, jednak ze względu na niedostępność nasion w handlu oraz szybki spadek zdolności kiełkowania zalecane jest rozmnażanie wegetatywne poprzez podział rozłogów na wiosnę. Trawę tę najczęściej wysadza się w rozstawie rzędów 180-300 cm i 50-75 cm w rzędzie. Od drugiego sezonu wegetacyjnego korzystne jest zasilanie roślin nawozami mineralnymi, w dawce 60-110 kg N/ha (P i K - po analizie składu chemicznego próbek glebowych).
W Polsce spartina preriowa dotychczas nie znalazła szerszego zastosowania. Najczęściej wykorzystywano ją jako roślinę ozdobną, zwłaszcza odmianę „Aureomarginata", o żółto obrzeżonych blaszkach liściowych.
Większość z opisanych traw jest u nas mało znana, chociaż od lat znajdują się w kolekcjach i doświadczeniach w polskich jednostkach naukowo-badawczych. Zaletą tych roślin jest ich „długowieczność", która pozwala na użytkowanie plantacji przez kilkanaście lat. Większość wieloletnich traw zarejestrowanych w Polsce wypada po 3-4 latach intensywnego użytkowania. Uprawa roślin energetycznych powinna obejmować jak najwięcej gatunków (nie tylko wierzba), dostosowanych do zróżnicowanych warunków glebowo-klimatycznych. Różnorodność biologiczna jest również najlepszą metodą ograniczania niebezpieczeństwa rozprzestrzeniania się chorób i szkodników.
Gabriela Majtkowska
Włodzimierz Majtkowski
Ogród Botaniczny IHAR w Bydgoszczy
Pełny tekst opracowania (plik do pobrania) zawiera 1 tabelę:
Tabela 1. Porównanie zawartości popiołu ze spalania słomy traw typu C3 i C4 fotosyntezy (za Samson i in. 2000)
.png)
Zaloguj przez Facebook
