Цукрове сорго — на біопаливо

Одне із найперспективніших альтернативних джерел енергії на сьогодні — біомаса рослинного походження, яка є екологічно чистим відновлюваним ресурсом. Однією із таких рослин є сорго цукрове.

О. Ганженко, канд. техн. наук,
О. Хіврич, канд. с.-г. наук,
Л. Герасименко, канд. с.-г. наук,
П. Зиков, ст. наук. співробітник,
відділ технологій вирощування біоенергетичних культур,
А. Фурса, канд. екон. наук,
лабораторія досліджень з економіки, маркетингу та планування,
Інститут біоенергетичних культур
і цукрових буряків
Сорго — це високоросла прямостояча рослина заввишки до 3,0–4,0 м (у тропічних країнах може сягати 5,0–6,0 м) із гладкою поверхнею стебла бурштиново-зеленого кольору, вкритого восковим нальотом. Сорго добре кущиться (одна рослина дає два-три стебла), але це залежить від сортових особливостей, погодних умов під час вегетації та агротехніки вирощування. Усередині стебла міститься біла губчаста серцевина, насичена солодким соком.
За напрямами використання культурні види сорго розподіляють на: зернове, цукрове, віникове, трав’янисте (суданська трава). Для використання в цукровій та енергетичній промисловості (рис. 1) найбільший інтерес викликає сорго цукрове — Sorghum saccharatum Pers., що відноситься до роду Sorghum (L). Moench., родини тонконогових — Роасеае. Характерною особливістю цукрового сорго є те, що в соку стебел рослин містяться вуглеводи (10–20%), які на 60–80% складаються із цукрози і 20–40% — фруктози та глюкози.
Урожайність маси стебел сорго у середньому становить 50–80 т/га, а деяких сучасних гібридів — ще більше.
Позитивною біологічною властивістю сорго є здатність формувати стабільно високі врожаї за високих температур і мінімальних запасів вологи в грунті. Сорго належить до посухостійких культур, що дає змогу вирощувати його у посушливих районах Півдня України. Вегетаційний період сорго становить близько 90–115 днів.

Вибір поля та попередники під цукрове сорго
Сорго цукрове не потребує особливих грунтів — може зростати як на легких піщаних, так і на важких глинистих, на засолених і солонцюватих (із концентрацією солей до 0,6–0,8%), із кислотністю грунтового розчину
рН 5,5–8,5. Найпридатнішими грунтами є суглинкові та чорноземи. Сорго позитивно реагує на збільшення вологи у грунті, але не слід його висівати на заболочених та із високим рівнем залягання грунтових вод площах.
Сорго характеризується міцною, добре розвиненою кореневою системою, яка проникає вглиб до 2,0–3,0 м і досягає вологих шарів.
Важливим у виборі ділянки є чисте від бур’янів поле, особливо від злакових, тому і попередниками під цукрове сорго мають бути культури, які залишають після себе поле якомога чистішим від бур’янів, насамперед просапні, суцільного висіву (зернові, зернобобові, бобово-злакові сумішки), післяукісні та післяжнивні. Недоцільно висівати сорго після соняшнику та таких культур, як просо і суданська трава.
Сорго можна вирощувати на одному місці декілька років поспіль, особ­ливо за внесення повної норми добрив.

Основний (осінній)
обробіток грунту
Важливим елементом системи землеробства є грунтообробіток. Неправильно проведений обробіток завдає грунту значної шкоди, знижуючи потенційну його родючість та ефективність. Обробітком грунту регулюють фізичний та механічний його стан, створюють відповідний просторовий тип агрохімічного середовища у кореневмісному шарі, вирівнюють грунтову поверхню, знищують бур’яни, накопичують вологу. Водночас основний обробіток грунту під енергетичні культури, в тому числі і під сорго цукрове, не має спричинювати значного вивільнення парникових газів.
Відразу після збирання попередника проводять лущення стерні на глибину до 6–8 см для збереження вологи у грунті та провокування проростання насіння бур’янів у його верхньому шарі. Для лущення використовують здебільшого дискові лущильники типу ЛДГ-10 (табл. 1). До моменту проведення зяблевої оранки можливе застосування ще одного лущення на глибину
10–12 см. За наявності великої кількості бур’янів, особливо кореневищних та коренепаросткових, проводять обприскування гербіцидами суцільної дії.
Через два-три тижні після проведення останнього агрозаходу проводять оранку грунту на глибину 25–27 см, при цьому загортання пожнивних решток має становити не менше 98%. За вирощування в умовах штучного зрошення для підвищення водопроникності та змен­­шення поверхневого стікання вод глибину оранки слід збільшити до 30 см. Восени, після проведеної оранки, можна вирівняти поверхню грунту культиваторами для зменшення ущільнення та пе­­ресушування його навесні, забезпечуючи 100%-ве підрізання пророслих бур’янів.
Сорго добре реагує на внесення добрив. На основі проведеного агрохімічного аналізу грунту визначають потребу в добривах окремо для кожного конкретного поля.
Фосфорно-калійні добрива вносять переважно восени, а азотні, якщо є загроза вимивання цього елемента, — навесні під передпосівну культивацію, під час сівби та у підживлення. Рекомендована норма мінеральних добрив під сорго цукрове —
N90-120P90-120K30. Органічні добрива краще вносити під попередник.
Весняний обробіток грунту
Весняний обробіток грунту включає ранньовесняне боронування та передпосівну культивацію комбінованими агрегатами (табл. 2).
Головною метою ранньовесняного грунтообробітку є збереження у ньому вологи. Для цього за настання фізичної стиглості грунту проводять закриття вологи важкими або середніми зубовими боронами С-11У+БЗТС-1,0 (БЗСС-1,0) в один-два сліди упоперек або під кутом до оранки. Висота гребенів та їхня глибина мають становити не більше 3,0 см. Кількість грудочок у діаметрі до 5,0 см — не більше ніж 20%.
За недостатнього вирівнювання по­­верхні поля восени, замість боронування навесні, доцільно провести обробіток грунту культиваторами типу КПС-4 або комбінованими агрегатами типу АП-6, АРВ-5,4-0,1, які за один прохід виконують декілька операцій. Цими самими агрегатами проводять і передпосівний обробіток грунту, після чого масова частка грудочок розміром 0,01–10,0 мм у посівному шарі має становити не менше ніж 80%. Наявність такого фракційного складу запобігає непродуктивним втратам грунтової вологи та поліпшує грунтову аерацію.
Передпосівний обробіток грунту спрямований на вирівнювання його поверхні та створення розпушеної структури у посівному шарі, збереження грунтової вологи, створення сприятливих умов для проростання насіння цукрового сорго та 100%-го знищення бур’янів. Його проводять під кутом до напрямку сівби на глибину загортання насіння. Розрив у часі між передпосівною культивацією і сівбою має бути мінімальним, але не перевищувати 2–3 год, висота гребенів після проведеного перед­­посівного обробітку — не більше 2,0 см.
Для зменшення впливу с.-г. техніки на грунт доцільно провести одноразову передпосівну культивацію. Якщо проводити її двічі, то після першої грунт слід прикочувати котками, що пришвидшує проростання бур’янів, які буде знищено на­­ступною культивацією. Задля збереження вологи, особливо у південних регіонах, кількість обробітків навесні потрібно скоротити до мінімуму.

Сівба насіння цукрового сорго
Для вирощування цукрового сорго за інтенсивною технологією слід особ­ливу увагу приділяти якості посівного матеріалу, використовувати насіння із високою схожістю (не менше 90%) та енергією проростання. Для забезпечення появи повних і дружних сходів потрібно відібрати насіння крупної або середньої фракцій, маса 1000 насінин яких становить 25–30 та 20–24 г відповідно. Насінню таких фракцій притаманна висока лабораторна схожість.
Для отримання ранніх дружних сходів насіння сорго під час сівби має потрапити на тверде вологе насіннєве ложе на оптимальну глибину. Глибина висіву насіння залежить від вологості посівного грунтового шару та погодно-кліматичних умов у період сівби. Для набухання насіння сорго йому потрібно лише 35% води від своєї маси. Насіння висівають на глибину 3–6 см (±0,5 см) за температури грунту на глибині 10 см 12…13°С. За пересихання верхнього шару глибину сівби збільшують до
5–7 см. На важких запливаючих грунтах глибина висіву насіння має бути наближена до мінімальної. За пізніх строків сівби, коли верхній грунтовий шар пересихає, глибину висівання збільшують до 8 см. Зменшення температури лише до 8…10°С знижує польову схожість насіння та збільшує тривалість періоду появи сходів. Незначні заморозки (до -2°С) упродовж доби знищують сходи сорго.
За наявності в грунті великої кількості грунтоживучих шкідників (дротяники, несправжні дротяники тощо) проводять обробку насіння інсектицидами типу Круїзер 350 FS.
Оптимальна густота стояння рослин цукрового сорго для зони достатнього зволоження України становить 220–270 тис. шт./га, нестійкого — 180–220, недостатнього вологозабезпечення — 140–180 тис. шт./га. Цукрове сорго висівають із міжряддям 45 см, у посушливих умовах доцільно висівати із міжряддям 70 см. Для зменшення витрат одночасно із сівбою насіння вносять мінеральні добрива.
У разі занадто раннього висіву насіння у недостатньо прогрітий грунт його схожість знижується, подовжується період сівба — сходи, а самі сходи тим часом заростають бур’янами.

   Вимоги до якості посівного матеріалу (за ДСТУ 2240-93 «Семена сельскохозяйственных культур. Сортовые и посевные качества». Дата введення — 1994-07-01):
  сортова чистота — 100%, основного насіння — 99,0%, схожість — не менше ніж 80%, вологість насіння — 14% (13%  — для південно-східних регіонів України), ураження сажкою — 0%, інших видів: бур’янів — 4 шт./кг насіння, важковідокремлюваних — 4 шт./ кг насіння.

Догляд за посівами
Включає комплекс заходів, спрямованих на інтенсифікацію ростових процесів у рослин цукрового сорго, контро­лювання забур’яненості та чисельності шкідників у посівах, підвищення стійкості рослин проти хвороб.
Розвиток рослин у початковий пе­­ріод росту та розвитку (фаза сходи — кущення) проходить досить повільно. Саме у цей період рослини можуть знач­­но заростати та пригнічуватися бур’я­нами. Тому одним із перших агротехнічних прийомів є боронування посівів до появи сходів легкими посівними ЗБП-0,6, середніми зубовими БЗСС-1,0 (за глибшого висіву насіння) або пружинними боронами для знищення бур’янів у фази «білої ниточки» — сім’ядолі. Таким чином знищується не менше 70–80% сходів бур’янів, а також руйнується грунтова кірка.
Процес боронування можна замінити внесенням грунтового гербіциду (на­­приклад, Примекстра Голд 720SC), який контролює широкий спектр однорічних злакових та дводольних бур’янів у період сходів сорго. Об­­прискування ним грунту проводять до, під час або після висівання, але до появи сходів сорго (або по сходах — у фазі 3–5 листочків сорго). Щоб уникнути пригнічення рослин цукрового сорго гербіцидами, насіння обов’яз­ково має бути оброб­лене антидотом Концеп ІІІ 960 ЕС, який забезпечує стійкість рослин сорго до дії S-метолахлору. За правильного обробітку грунту і дотримання правил внесення препаратів грунтові гербіциди досить тривалий час забезпечують високу ефективність (шість-вісім тижнів). У період появи у рослин сорго 3–5 листочків проводять обробіток посівів післясходовим гербіцидом (Пріма, с. е.).
Після появи сходів сорго також можна застосовувати міжрядні грунтові обробітки для знищення бур’янів у міжряддях культиваторами типу КРН-4,2 (5,6). Перше міжрядне розпушення проводять на глибину до 12 см у фазі 4–5 справжніх листочків. Другий міжрядний обробіток рекомендовано проводити через 15–20 діб після першого на глибину 8–10 см. За потреби — третій міжрядний обробіток на глибину 6–8 см. Потрібно також забезпечити повне знищення бур’янів у міжряддях.
Для видалення бур’янів у рядках та підвищення стійкості рослин сорго до вилягання під час проведення останнього міжрядного обробітку (на глибину 6–8 см) доцільно проводити підгортання рослин із шириною захисної зони з одного боку рядка 6,0 см (±2,0).
За масової появи попелиць у ранні фази розвитку сорго (2–5 листочків) посіви обприскують інсектицидами.
Цукрове сорго дуже чутливе до приморозків. Критична температура для сходів рослин — -2…3°С. За температури -1°С у фазі цвітіння рослини гинуть. Необхідна сума активних температур понад 10°С становить 2000…3500°С.
Сорго добре витримує повітряну і грунтову посуху та підвищені температури — переходить в анабіоз, а за настання сприятливих умов розвиток рослин відновлюється.

Збирання врожаю
Збирання цукрового сорго є вирішальним етапом технології його вирощування. Для збирання використовують силосозбиральні комбайни фірм Case (модель A8000, А4000), Claas (модель CC3000), Massey Ferguson, Cameco та ін.
Найкращим часом початку збирання цукрового сорго для отримання соку є стадія воскової стиглості. У цей період стебло сорго містить близько 70–80% соку, який і буде сировиною для отримання як біоетанолу, так і цукровмісного продукту — харчового сиропу, а основну знецукрену масу після соковіджиму можна вико­­­рис­товувати для виготовлення твердого палива.
Результати досліджень учених низки країн свідчать, що на сьогодні в природі немає іншої рослини, котра могла б так швидко синтезувати цукрозу (табл. 3).
На рис. 2 наведено вихід біоетанолу із стебел цукрового сорго за різної цукристості соку (вихід соку – близько 60% маси стебел). Так, за врожайності стебел цукрового сорго 100 т/га можна отримати до 4,5 т/га біоетанолу, що дорівнює 26,9 Гкал/га, до 25 т/га твердого біопалива (≈ 95,3 Гкал/га), до
17,6 тис. м3/га біогазу (≈ 90,8 Гкал/га).
На основі проведених польових досліджень було складено технологічні карти вирощування цукрового сорго на біопаливо в науково-дослідних господарствах мережі ІБКіЦБ та в низці господарств із зазначенням усіх технологічних операцій, обсягів використання МТЗ і праці для їхнього проведення та виконано розрахунки виробничої собівартості 1 т сировини із 1 га посіву за поданими статтями витрат (табл. 4).
За розрахунками виробнича собівартість 1 т цукрового сорго станом на січень 2015 р. виходячи із рівня врожайності 90 т/га і реальних матеріальних витрат, витрат на оплату праці, відрахувань на соціальні заходи, амортизацію та ін. операційних витрат становитиме 101,96 грн.